JPH0894402A - フルイディックガスメータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 フルイディック発振検出用のセンサとガス供
給圧力検出用のセンサの取り付けスペースおよび取り付
けコストを低減できるようにする。 【構成】 第１の圧電膜センサ３７は、フルイディック
発振によって対称的な圧力変化が生じる位置に設けられ
た２つの導圧孔３３、３４における差圧を検出してフル
イディック発振を検出し、第２の圧電膜センサ３８は、
導圧孔３３における圧力と大気圧との差圧を検出してガ
ス供給圧力を検出する。第１の圧電膜センサ３７と第２
の圧電膜センサ３８はケース４５によって一体的に本体
１０に取り付けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガス供給圧力を検出す
る手段を有するフルイディックガスメータに関する。

【０００２】

【従来の技術】フルイディックガスメータは、噴流を発
生させるノズルの下流側に、一対の側壁によって流路拡
大部を形成すると共に、側壁の外側に設けられたリター
ンガイドによって、ノズルを通過した流体を各側壁の外
側に沿ってノズルの噴出口側へ導く一対のフィードバッ
ク流路を形成し、ノズルを通過した流体が一対のフィー
ドバック流路を交互に流れる現象（本出願において、フ
ルイディック発振という。）を利用し、フルイディック
発振の周波数や周期に基づいてガスの流量を検出するも
のである。

【０００３】また、ガスメータでは、所定量以上の流量
を検出した場合や所定の流量を所定時間以上検出した場
合や、ガス供給圧力が所定値以下に低下したことを検出
した場合等の異常時に遮断弁を用いてガスを遮断する安
全機能が設けられている。

【０００４】図６は安全機能を有する従来のフルイディ
ックガスメータの構成を示す断面図である。このフルイ
ディックガスメータは、気体（ガス）を受け入れる入口
部１１１と気体を排出する出口部１１２とを有する本体
１１０を備えている。本体１１０内には隔壁１１３が設
けられ、この隔壁１１３と入口部１１１との間に第１の
気体流路１１４が形成され、隔壁１１３と出口部１１２
との間に第２の気体流路１１５が形成されている。隔壁
１１３には開口部１１６が設けられ、第１の気体流路１
１４内には、開口部１１６を閉塞可能な遮断弁１１７が
設けられている。また、本体１１０の外側にはソレノイ
ド１１８が固定され、このソレノイド１１８のプランジ
ャ１１９が、本体１１０の側壁を貫通して遮断弁１１７
に接合されている。また、遮断弁１１７と本体１１０と
の間におけるプランジャ１１９の周囲には、ばね１２０
が設けられ、このばね１２０が遮断弁１１７を開口部１
１６側へ付勢している。

【０００５】また、本体１１０の外側には圧力スイッチ
１４０が設けられている。この圧力スイッチ１４０は、
本体１１０に形成された孔１４１を介して第２の気体流
路１１５内に連通し、第２の気体流路１１５内における
ガス供給圧力が所定値以下になった場合に信号を出力す
るようになっている。

【０００６】また、第２の気体流路１１５内には、入口
部１１１から受け入れた気体を通過させて噴流を発生さ
せるノズル１２１が設けられている。このノズル１２１
の上流側には気体の流れを整えるための整流部材１２２
が設けられている。ノズル１２１の下流側には、拡大さ
れた流路を形成する一対の側壁１２３、１２４が設けら
れている。この側壁１２３、１２４の間には、所定の間
隔を開けて、上流側に第１ターゲット１２５、下流側に
第２ターゲット１２６がそれぞれ配設されている。ま
た、側壁１２３、１２４の外側には、ノズル１２１を通
過した気体を各側壁１２３、１２４の外周部に沿ってノ
ズル１２１の噴出口側へ帰還させる一対のフィードバッ
ク流路１２７、１２８を形成するリターンガイド１２９
が配設されている。また、フィードバック流路１２７、
１２８の各出口部分と出口部１１２との間には、リター
ンガイド１２９の背面と本体１１０とによって、一対の
排出路１３１、１３２が形成されている。また、ノズル
１２１の噴出口の近傍には、フルイディック発振を検出
するための圧電膜センサに通じる導圧孔１３３、１３４
が設けられている。

【０００７】図７は図６における導圧孔１３３、１３４
および圧電膜センサを含む断面を拡大して示す断面図で
ある。この図に示すように、本体１１０の底部の外側に
は、圧電膜センサ１３７が設けられている。また、導圧
孔１３３、１３４には、それぞれ導圧管１５１、１５２
の一端が接続されている。この導圧管１５１、１５２の
他端は、圧電膜センサ１３７の各圧力導入口に接続され
ている。そして、この圧電膜センサ１３７によって、導
圧孔１３３と導圧孔１３４における差圧を検出して、こ
の差圧の変化に基づいてフルイディック発振を検出する
ようになっている。また、導圧管１５１、１５２および
圧電膜センサ１３７は、本体１１０の底部の外側に固定
されたケース１５５によって覆われている。

【０００８】このフルイディックガスメータでは、圧電
膜センサ１３７の出力に基づいて流量を検出する。そし
て、所定量以上の流量を検出した場合や所定の流量を所
定時間以上検出した場合や、圧力スイッチ１４０によっ
てガス供給圧力が所定値以下に低下したことを検出した
場合等の異常時に、遮断弁１１７によってガスを遮断す
るようになっている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図６お
よび図７に示したような従来のフルイディックガスメー
タでは、フルイディック発振検出用の圧電膜センサ１３
７とガス供給圧力検出用の圧力スイッチ１４０とが別々
に取り付けられているので、これらを取り付けるスペー
スが増え、フルイディックガスメータが大型化するとい
う問題点がある。また、センサ（圧電膜センサ１３７、
圧力スイッチ１４０）の組み付けおよび配線のための取
り付けコストがセンサ２つ分必要となり、取り付けコス
トが高くなるという問題点がある。

【００１０】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、フルイディック発振検出用のセンサ
とガス供給圧力検出用のセンサの取り付けスペースおよ
び取り付けコストを低減できるようにしたフルイディッ
クガスメータを提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１記載のフルイデ
ィックガスメータは、ガスの入口部から出口部に到る流
路を形成する本体と、この本体内に設けられ、ガスを噴
出するノズルを含み、このノズルから噴出されるガスに
よるフルイディック発振を生成するフルイディック発振
生成部と、本体に対して、フルイディック発振によって
対称的な圧力変化が生じる位置に設けられた２つの導圧
孔と、この２つの導圧孔における差圧を検出することに
よってフルイディック発振を検出するフルイディック発
振検出センサと、２つの導圧孔の一方に連通し、ガス供
給圧力を検出するガス供給圧力検出センサと、フルイデ
ィック発振検出センサとガス供給圧力検出センサとを一
体的に本体に取り付けるセンサ取り付け筐体と、フルイ
ディック発振検出センサの出力に基づいて流量を演算す
る流量演算手段とを備えたものである。

【００１２】このフルイディックガスメータでは、２つ
の導圧孔における差圧を検出するフルイディック発振検
出センサによってフルイディック発振が検出され、２つ
の導圧孔の一方に連通したガス供給圧力検出センサによ
ってガス供給圧力が検出される。これら２つのセンサ
は、センサ取り付け筐体によって、一体的に本体に取り
付けられている。また、流量演算手段によって、フルイ
ディック発振検出センサの出力に基づいて流量が演算さ
れる。

【００１３】請求項２記載のフルイディックガスメータ
は、請求項１記載のフルイディックガスメータにおい
て、ガス供給圧力検出センサが、一方の圧力導入口が一
つの導圧孔に連通され、他方の圧力導入口が開放された
差圧センサであるものである。

【００１４】このフルイディックガスメータでは、ガス
供給圧力検出センサは、一つの導圧孔における圧力と大
気圧との差圧を検出することによってガス供給圧力を検
出する。

【００１５】請求項３記載のフルイディックガスメータ
は、請求項１または２記載のフルイディックガスメータ
において、ガスの流路を遮断可能な遮断弁と、流量演算
手段によって演算される流量とガス供給圧力検出センサ
によって検出されるガス供給圧力に基づいて異常を判別
し、異常時には遮断弁を駆動してガスの流路を遮断する
遮断弁制御手段とを更に備えたものである。

【００１６】このフルイディックガスメータでは、遮断
弁制御手段によって、流量演算手段によって演算される
流量とガス供給圧力検出センサによって検出されるガス
供給圧力に基づいて異常が判別され、異常時には遮断弁
が駆動されてガスの流路が遮断される。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て詳細に説明する。

【００１８】図１は本発明の第１の実施例に係るフルイ
ディックガスメータの構成を示す断面図である。この図
に示すように、本実施例のフルイディックガスメータ
は、気体（ガス）を受け入れる入口部１１と気体を排出
する出口部１２とを有する本体１０を備えている。本体
１０内には隔壁１３が設けられ、この隔壁１３と入口部
１１との間に第１の気体流路１４が形成され、隔壁１３
と出口部１２との間に第２の気体流路１５が形成されて
いる。隔壁１３には開口部１６が設けられ、第１の気体
流路１４内には、開口部１６を閉塞可能な遮断弁１７が
設けられている。また、本体１０の外側にはソレノイド
１８が固定され、このソレノイド１８のプランジャ１９
が、本体１０の側壁を貫通して遮断弁１７に接合されて
いる。また、遮断弁１７と本体１０との間におけるプラ
ンジャ１９の周囲には、ばね２０が設けられ、このばね
２０が遮断弁１７を開口部１６側へ付勢している。

【００１９】第２の気体流路１５内には、入口部１１か
ら受け入れた気体を通過させて噴流を発生させるノズル
２１が設けられている。このノズル２１の上流側には気
体の流れを整えるための整流部材２２が設けられてい
る。ノズル２１の下流側には、拡大された流路を形成す
る一対の側壁２３、２４が設けられている。この側壁２
３、２４の間には、所定の間隔を開けて、上流側に第１
ターゲット２５、下流側に第２ターゲット２６がそれぞ
れ配設されている。また、側壁２３、２４の外側には、
ノズル２１を通過した気体を各側壁２３、２４の外周部
に沿ってノズル２１の噴出口側へ帰還させる一対のフィ
ードバック流路２７、２８を形成するリターンガイド２
９が配設されている。また、フィードバック流路２７、
２８の各出口部分と出口部１２との間には、リターンガ
イド２９の背面と本体１０とによって、一対の排出路３
１、３２が形成されている。また、ノズル２１の噴出口
の近傍には、フルイディック発振によって対称的な圧力
変化が生じる位置に２つ導圧孔３３、３４が設けられて
いる。

【００２０】図２は図１における導圧孔３３、３４を含
む断面を拡大して示す断面図である。この図に示すよう
に、本体１０の底部の外側には、２つの導圧孔３３、３
４における差圧を検出することによってフルイディック
発振を検出するフルイディック発振検出センサとしての
第１の圧電膜センサ３７と、一方の導圧孔３３に連通し
たガス供給圧力検出センサとしての第２の圧電膜センサ
３８とが設けられている。なお、第１の圧電膜センサ３
７および第２の圧電膜センサ３８は共に差圧センサであ
る。また、導圧孔３３、３４には、それぞれ導圧管４
１、４２の一端が接続されている。導圧管４１の他端側
は２つに分岐され、それぞれ第１の圧電膜センサ３７の
一方の圧力導入口と第２の圧電膜センサ３８の一方の圧
力導入口に接続されている。また、導圧管４２の他端は
第１の圧電膜センサ３７の他方の圧力導入口に接続され
ている。また、第２の圧電膜センサ３８の他方の圧力導
入口には、導圧管４３の一端が接続され、この導圧管４
３の他端は大気に開放されている。また、圧電膜センサ
３７、３８および導圧管４１、４２、４３は、センサ取
り付け筐体としてのケース４５内に収納されて一体化さ
れ、本体１０の底部の外側に固定されている。なお、導
圧管４３の他端側はケース４５を貫通して大気に開放さ
れている。

【００２１】図３は本実施例に係るフルイディックガス
メータの回路構成を示すブロック図である。この図に示
すように、本実施例のフルイディックガスメータは、第
１の圧電膜センサの３７の出力信号を増幅する増幅回路
５１と、この増幅回路５１の出力を波形整形してパルス
を生成するパルス化回路５２と、このパルス化回路５２
の出力に基づいて流量および積算流量を演算する流量演
算部５３とを備えている。フルイディックガスメータ
は、更に、第２の圧電膜センサの３８の出力信号を増幅
する増幅回路５４と、この増幅回路５４の出力をアナロ
グ−ディジタル（以下、Ａ／Ｄと記す。）変換するＡ／
Ｄ変換器５５と、流量演算部５３によって演算される流
量とＡ／Ｄ変換器５５の出力であるガス供給圧力に基づ
いて異常を判別し、異常時にはソレノイド１８を駆動し
て遮断弁１７によってガスを遮断する遮断弁制御部５６
とを備えている。フルイディックガスメータは、更に、
表示部５８と、流量演算部５３によって演算される積算
流量を表示部５８に表示させると共に、遮断弁制御部５
６が異常を判別したときに表示部５８において発光ダイ
オード等による警報表示を行わせる表示制御部５７とを
備えている。なお、流量演算部５３、遮断弁制御部５６
および表示制御部５７は、例えばマイクロコンピュータ
６０によって構成される。

【００２２】次に、本実施例に係るフルイディックガス
メータの動作について説明する。

【００２３】フルイディックガスメータの入口部１１か
ら受け入れられたガスは、第１の気体流路１４、開口部
１６、第２の気体流路１５、整流部材２２を順に経て、
ノズル２１に入る。ノズル２１を通過したガスは、噴流
となって噴出口より噴出される。噴出口より噴出された
ガスは、コアンダ効果により一方の側壁に沿って流れ
る。ここでは、まず側壁２３に沿って流れるものとす
る。側壁２３に沿って流れたガスは、更にフィードバッ
ク流路２７を経て、ノズル２１の噴出口側へ帰還され、
排出路３１を経て出口部１２より排出される。このと
き、ノズル２１より噴出されたガスは、フィードバック
流路２７を流れてきたガスによって方向が変えられ、今
度は他方の側壁２４に沿って流れるようになる。このガ
スは、更にフィードバック流路２８を経て、ノズル２１
の噴出口側へ帰還され、排出路３２を経て出口部１２よ
り排出される。すると、ノズル２１より噴出されたガス
は、今度は、フィードバック流路２８を流れてきたガス
によって方向が変えられ、再び側壁２３、フィードバッ
ク流路２７に沿って流れるようになる。以上の動作を繰
り返すことにより、ノズル２１を通過したガスは一対の
フィードバック流路２７、２８を交互に流れるフルイデ
ィック発振を行う。このフルイディック発振の周波数、
周期は流量と対応関係がある。

【００２４】第１の圧電膜センサ３７は、ノズル２１の
噴出口の近傍に設けられた２つの導圧孔３３、３４にお
ける差圧を検出することによってフルイディック発振を
検出する。なお、この第１の圧電膜センサ３７によって
検出される差圧は、例えば０．１μｍＨ₂ Ｏ〜５ｍｍＨ
₂ Ｏである。この第１の圧電膜センサ３７の出力は、増
幅回路５１で増幅され、パルス化回路５２でパルス化さ
れる。流量演算部５３は、パルス化回路５２から出力さ
れるパルスの周期に基づいて流量および積算流量を演算
する。また、積算流量は、表示制御部５７によって表示
部５８に表示される。

【００２５】一方、第２の圧電膜センサ３８は、一方の
導圧孔３３における圧力と大気圧との差圧を検出するこ
とによってガス供給圧力を検出する。なお、この第２の
圧電膜センサ３７によって検出されるガス供給圧力は、
例えば０〜５００ｍｍＨ₂ Ｏである。このガス供給圧力
に比べるとフルイディック発振に伴う圧力振動の振幅は
１０００分の１程度なので、第２の圧電膜センサ３８の
出力はほとんど直流成分であるとみなすことができる。
この第２の圧電膜センサ３８の出力は、増幅回路５４で
増幅され、Ａ／Ｄ変換器５５でディジタルデータに変換
され、遮断弁制御部５６に入力される。

【００２６】遮断弁制御部５６は、流量演算部５３によ
って演算される流量とＡ／Ｄ変換器５５の出力であるガ
ス供給圧力に基づいて、例えば、所定量以上の流量を検
出した場合や所定の流量を所定時間以上検出した場合
や、ガス供給圧力が所定値以下に低下したことを検出し
た場合に異常と判別し、異常時にはソレノイド１８を駆
動して遮断弁１７によってガスを遮断する。また、異常
時には、表示制御部５７によって、表示部５８において
警報表示が行われる。なお、遮断弁制御部５６から表示
制御部５７にガス供給圧力の情報を送り、表示制御部５
７によって表示部５８にガス供給圧力を表示するように
しても良い。

【００２７】このように本実施例では、第１の圧電膜セ
ンサ３７によって２つの導圧孔３３、３４における差圧
を検出してフルイディック発振を検出し、第２の圧電膜
センサ３８によって導圧孔３３における圧力と大気圧と
の差圧を検出してガス供給圧力を検出するようにすると
共に、第１の圧電膜センサ３７と第２の圧電膜センサ３
８をケース４５によって一体的に本体１０に取り付けた
ので、フルイディック発振検出用のセンサとガス供給圧
力検出用のセンサの取り付けスペースおよび取り付けコ
ストを低減することができる。

【００２８】図４は本発明の第２の実施例に係るフルイ
ディックガスメータの回路構成を示すブロック図であ
る。

【００２９】本実施例では、第１の実施例におけるＡ／
Ｄ変換器５５の代わりに、二重積分形Ａ／Ｄ変換器のよ
うに所定の時間間隔で入力値に応じた数のパルスを出力
するＡ／Ｄ変換器６１を設けると共に、このＡ／Ｄ変換
器６１から出力されるパルスの数を計数するパルスカウ
ンタ６２を設けている。また、遮断弁制御部５６は、パ
ルスカウンタ６２の計数値を入力し、この計数値が所定
値以下になった場合に、ガス供給圧力が所定値以下に低
下したと判別して、ガスを遮断する。その他の構成、動
作および効果は第１の実施例と同様である。

【００３０】図５は本発明の第３の実施例に係るフルイ
ディックガスメータの回路構成を示すブロック図であ
る。

【００３１】本実施例では、第１の実施例における遮断
弁制御部５６の代わりに、アナログ信号を入力する遮断
弁制御部６５を設けている。また、第１の実施例におけ
るＡ／Ｄ変換器５５を設けずに、増幅回路５４の出力を
直接、遮断弁制御部６５に入力している。また、本実施
例における流量演算部５３は、流量の情報をアナログ信
号として遮断弁制御部６５に送る。また、表示制御部５
７は、増幅回路５４の出力に基づいて、表示部５８にお
いて、指示計等によってガス供給圧力の値を表示させ
る。

【００３２】本実施例では、遮断弁制御部６５は、流量
演算部５３からアナログ信号として入力される流量の情
報と増幅回路５４からアナログ信号として入力されるガ
ス供給圧力の情報とに基づいて異常を判別する。また、
表示部５８では、積算流量の他に、指示計等によってガ
ス供給圧力の値が表示される。その他の構成、動作およ
び効果は第１の実施例と同様である。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように請求項１または２記
載のフルイディックガスメータによれば、フルイディッ
ク発振によって対称的な圧力変化が生じる位置に設けら
れた２つの導圧孔における差圧を検出してフルイディッ
ク発振を検出するフルイディック発振検出センサと、２
つの導圧孔の一方に連通したガス供給圧力検出センサと
を、センサ取り付け筐体によって一体的に本体に取り付
けたので、フルイディック発振検出用のセンサとガス供
給圧力検出用のセンサの取り付けスペースおよび取り付
けコストを低減することができるという効果がある。

【００３４】また、請求項３記載のフルイディックガス
メータによれば、流量演算手段によって演算される流量
とガス供給圧力検出センサによって検出されるガス供給
圧力に基づいて異常を判別し、異常時には遮断弁を駆動
してガスの流路を遮断するようにしたので、上記効果に
加え、安全性が向上するという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係るフルイディックガ
スメータの構成を示す断面図である。

【図２】図１における導圧孔を含む断面を拡大して示す
断面図である。

【図３】本発明の第１の実施例に係るフルイディックガ
スメータの回路構成を示すブロック図である。

【図４】本発明の第２の実施例に係るフルイディックガ
スメータの回路構成を示すブロック図である。

【図５】本発明の第３の実施例に係るフルイディックガ
スメータの回路構成を示すブロック図である。

【図６】従来のフルイディックガスメータの構成を示す
断面図である。

【図７】図６における導圧孔を含む断面を拡大して示す
断面図である。

【符号の説明】

２１ ノズル ３３、３４ 導圧孔 ３７ 第１の圧電膜センサ ３８ 第２の圧電膜センサ ４５ ケース ５３ 流量演算部 ５６ 遮断弁制御部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガスの入口部から出口部に到る流路を形
   成する本体と、 この本体内に設けられ、ガスを噴出するノズルを含み、
   このノズルから噴出されるガスによるフルイディック発
   振を生成するフルイディック発振生成部と、 前記本体に対して、フルイディック発振によって対称的
   な圧力変化が生じる位置に設けられた２つの導圧孔と、 この２つの導圧孔における差圧を検出することによって
   フルイディック発振を検出するフルイディック発振検出
   センサと、 前記２つの導圧孔の一方に連通し、ガス供給圧力を検出
   するガス供給圧力検出センサと、 前記フルイディック発振検出センサと前記ガス供給圧力
   検出センサとを一体的に前記本体に取り付けるセンサ取
   り付け筐体と、 前記フルイディック発振検出センサの出力に基づいて流
   量を演算する流量演算手段とを具備することを特徴とす
   るフルイディックガスメータ。
2. 【請求項２】 前記ガス供給圧力検出センサは、一方の
   圧力導入口が一つの導圧孔に連通され、他方の圧力導入
   口が開放された差圧センサであることを特徴とする請求
   項１記載のフルイディックガスメータ。
3. 【請求項３】 ガスの流路を遮断可能な遮断弁と、前記
   流量演算手段によって演算される流量と前記ガス供給圧
   力検出センサによって検出されるガス供給圧力に基づい
   て異常を判別し、異常時には前記遮断弁を駆動してガス
   の流路を遮断する遮断弁制御手段とを更に具備すること
   を特徴とする請求項１または２記載のフルイディックガ
   スメータ。