JPH0894403A

JPH0894403A - 流体流量計

Info

Publication number: JPH0894403A
Application number: JP23098694A
Authority: JP
Inventors: Kenzo Ochi; 謙三黄地; Yukio Nagaoka; 行夫長岡; Motoyuki Nawa; 基之名和; Hiroshi Fujieda; 博藤枝
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1994-09-27
Filing date: 1994-09-27
Publication date: 1996-04-12
Anticipated expiration: 2018-01-20
Also published as: JP3368684B2

Abstract

(57)【要約】【目的】低流量域から高流量域までの広範囲にわたり
高感度で流量を検出する。【構成】流体を導入する流体導入孔９の端面に弾性体
の復元力により押圧された平板状の流体遮蔽板１１と、
この流体遮蔽板の位置を検知する位置検知手段１３とか
ら構成されている。流体の力に応じて流体遮蔽板１１が
変位するため、この変位を検知することにより、流量範
囲の広い流体流量計となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、流体の流量を検知する
流体流量計に関するものであり、特に、微小流量から検
知できかつ、流量検知範囲の広い流体流量計に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の微小な流量を検知する高
感度な流体流量計は、図８に示すような熱線式流体流量
計がよく知られている。半導体などの基台１の表面上
に、エッチングなどの微細加工技術で凹部２を設け、そ
の上に電気絶縁性薄膜３をブリッジ状に形成し、さらに
その上に、複数個の温度特性の優れた測温抵抗体４、５
を、それぞれが熱的に絶縁されるよう電気絶縁性薄膜３
にスリット６を構成し、さらに測温抵抗体４、５の近傍
の電気絶縁性薄膜３上に流体の温度を検知する測温抵抗
体からなる流体温度検出素子７を設け、熱線式流体流量
計としていた。矢印８の方向から流体を流し、測温抵抗
体４、５に定電流源からの一定電流を流し、加熱昇温す
るとともに、測温抵抗体４、５を、流体の上流、下流に
なるように配置し、流体の流速に依存した冷却効果によ
るそれぞれの測温抵抗体４、５の温度差から、流体の流
速を検知しようとするものであった（特公平６−２５６
８４号公報参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような構成では、低流量域においては、熱対流の影響な
どのため、精度が悪い。また、高流量域においては、感
度が低下するなどのため、誤差が大きいなどの課題があ
った。また、高流量になるに従って急激に感度が低下す
るため、流量検知範囲が狭いなどの課題もあった。

【０００４】本発明は、上記従来の課題を解決するもの
で、低流量域から高流量域まで高感度に、かつ、検知範
囲の広い流体流量計を提供することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の流体流量計は、流体を導入する円筒部と、
前記円筒部の端面に弾性体の復元力により押圧された平
板状の流体遮蔽板と、前記遮蔽板の位置を検知する位置
検知手段とからなる構成とした。

【０００６】また、本発明の流体流量計は、流体を導入
する円筒部と、前記円筒部の端面に平板状のジンバルバ
ネにより押圧される平板状の導電性材料で構成される流
体遮蔽板とを設け、前記円筒部の端面に前記遮蔽板と平
行にリング状電極を設け、前記遮蔽板と前記リング状電
極とからコンデンサを構成した。

【０００７】また、本発明の流体流量計は、流体を導入
する中心軸を有する円筒部と、前記円筒部の端面に弾性
体の復元力により押圧され、前記中心軸上をスライドす
る平板状の流体遮蔽板と、前記遮蔽板の位置を検知する
位置検知手段とからなる構成とした。

【０００８】また、本発明の流体流量計は、流体を導入
する円筒部と、前記円筒部の端面に弾性体の復元力によ
り押圧される流体遮蔽板と、前記流体遮蔽板を下流側に
設けたピストン状の軸受けで保持するとともに、前記遮
蔽板の位置を検知する位置検知手段とからなる構成とし
た。

【０００９】また、本発明の流体流量計は、流体を導入
する円筒部と、前記円筒部の端面に弾性体の復元力によ
り押圧される流体遮蔽板と、前記流体遮蔽板を下流側に
設けたピストン状の軸受けで保持するとともに、前記ピ
ストン状の軸受けを差動トランスで構成した。

【００１０】また、本発明の流体流量計は、流体を導入
する円筒部と、前記円筒部の端面に弾性体の復元力によ
り押圧される流体遮蔽板と、前記流体遮蔽板を下流側に
設けたピストン状の軸受けで保持するとともに、前記ピ
ストン状の軸受けを凹字型の差動トランスで構成した。

【００１１】

【作用】本発明の流体流量計は上記の構成により、低流
量域では流体の流体力が小さいため、遮蔽板は弾性体の
復元力により、流体を導入する円筒部の端面に押圧され
る。また、高流量域では、流体の流体力が大きいため、
遮蔽板は弾性体の復元力に逆らって、円筒部の端面から
より遠くに離れることになる。このように、流体が流れ
る流路が流体の流量によって、流量が小さい時は狭く、
流量が大きい時は広くなるように変化する。従って、微
小流量でも遮蔽板の変位を検知さえすれば精度よく流量
を検知することでき、流量検知範囲も大きくとることが
できる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の第１の実施例を図面に基づい
て説明する。

【００１３】図１は、本発明に基づく流体流量計の断面
図である。図において、８は流体の流れる方向を示し、
９は円筒状の流体導入孔を、１０は円筒状の流体導入孔
９を保持する枠体を、１１は円形の流体遮蔽板を、１２
は枠体１０に固定され円形の遮蔽板１１を保持するコイ
ル状のバネをそれぞれ示す。１３は位置検出手段として
のレーザ型の変位計で遮蔽板１１の変位を非接触で検知
する。

【００１４】次に、その動作について説明する。コイル
状のバネ１２は、流体が流れていないときは、円形の遮
蔽板１１を、流体導入孔９の端面に押圧するように設定
されている。このため、逆方向に流体の圧力が印加され
ても、即ち流体が逆流しようとしても逆流しないよう動
作し、逆流防止弁としても働く。また、流体が流れる
と、その流体の力とコイル状のバネ１２とがバランスす
る位置まで流体遮蔽板１１が変位し、流体の流量に応じ
て流体遮蔽板が変位する。従って、位置検出手段１３で
遮蔽板の変位を検出することにより流量を検出すること
ができる。なお、コイル状のバネ１２は数グラム以下程
度に設定することは実用上容易であるため、微小流量か
ら大流量までの流量範囲において圧損を数ｍｍＡｑから
数十ｍｍＡｑ以下に設定することができる。以上説明し
たように、予めバネ定数が解っていれば、遮蔽板の変位
からその時の流量を簡単に検知することができる。

【００１５】図２は、本発明の第２の実施例であり、図
２（ａ）は流体流量計の断面図である。図において、遮
蔽板１１は、平板状のジンバルバネ１４により水平に保
持されている。（ｂ）に円形の平板状のジンバルバネ１
４の平面図を示す。中央部の遮蔽板１１は、リング状を
したジンバルバネ１４で支えられ、ジンバルバネ１４は
枠体１０に固定されている。なお、リング状のバネ部分
は、交互に直交する連結部１５で連結されている。この
ような構成であるため、遮蔽板１１は、流体の流量が変
化したとき、流体導入孔９の端面と平行を維持したま
ま、傾斜することなく変位することになる。変位検出手
段１３で、その変位を検出することで、より精度よく流
体の流量を検知できる。

【００１６】図３は、本発明の第３の実施例であり、流
体遮蔽板１１を導電性材料で構成するとともに、流体導
入孔９の端面にリング状電極１６を、流体遮蔽板１１と
平行になるように構成した流体流量計の断面図を示す。
水平を維持したまま変位する流体遮蔽板１１の変位を、
流体遮蔽板１１とリング状電極１６とで形成されるコン
デンサの静電容量で検出し、非接触型変位検出手段とす
る。この場合、変位量をミクロンオーダーで容易に、ま
た、簡単な構成で検出できるため、精度のよい流体流量
計を安価に構成することができる。また、遮蔽板１１
と、リング状電極１６とが平行に対面する部分を広くと
ることも可能であるため、流体が流れる流路を狭く、か
つ、長く構成することが可能となり、粘性をより大きく
とることができるため、より微小な流量域まで検知でき
る流体流量計を構成することができる。

【００１７】図４は、本発明の第４の実施例であり、流
体遮蔽板１１は、流体導入孔９の内壁に固定された梁状
の支持体１７で支えられた中心軸１８に沿って上下に変
位する構成とした。この場合、流体は流体導入孔９と中
心軸１８との間を流れることになり広い流量範囲にわた
って乱れの小さい流体となり、正確に流量を検知するこ
とができる。また、急激な流量変化があっても遮蔽板１
１は、傾斜することなく流体導入孔の端面と平行を維持
したまま中心軸１８い沿って上下に変位することにな
り、流量変化に対する追従性が向上するとともに、精度
も向上する。

【００１８】図５は、本発明の第５の実施例であり、流
体遮蔽板１１に固定された中心棒１９が、下流側に設け
られたピストン状のガイド２０で支えられている。この
場合も、遮蔽板１１は流体導入孔９の端面と常に平行を
維持したまま変位することになる。なお、コイルバネ１
２を、ピストン状のガイド２０内に構成することもで
き、よりコンパクトな構成にすることができる。また、
この場合、中心棒１９とピストン状のガイド２０とが、
流体に直接さらされないため、ゴミなどによる目詰まり
もなく、耐久性に優れた構成となる。

【００１９】図６は、本発明の第６の実施例であり、流
体遮蔽板１１に固定された中心棒１９がピストン状のガ
イド２０で支え、且つ、中心棒１９とピストン状のガイ
ド２０とで差動トランス２１を構成した。この差動トラ
ンス２１で、中心棒、即ち遮蔽板１１の変位を検出する
ようにした。この場合、より広い変位範囲をミクロンオ
ーダーで容易に、また、簡単な構成で検出できるため、
精度のよい流体流量計を安価に構成することができる。
なお、この場合も前記実施例と同様に、コイルバネ１２
を、ピストン状のガイド２０内に構成することもでき、
よりコンパクトな構成にすることができる。

【００２０】図７は、本発明の第７の実施例であり、流
体遮蔽板１１に固定された中心棒１９とピストン状のガ
イド２０とで構成された差動トランス２１の端面に封じ
板２２を取り付けた構成とした。このため、差動トラン
スが空気ダンパとしても動作することになる。従って、
流量の急激な変化に対しても流体遮蔽板が振動すること
がなくなり、流量変化に対しても安定して流量を検知す
ることができる。

【００２１】

【発明の効果】以上のように本発明の流体流量計によれ
ば次の効果が得られる。

【００２２】（１）流体を導入する円筒部の端面に、弾
性体の復元力により平板状の流体遮蔽板を押圧し、遮蔽
板の位置を検知する位置検知手段とからなる構成である
ため、流体の力に応じて、即ち、流体の流量に応じて、
流体遮蔽板が変位するため、広い流量範囲にわたって、
比較的小さい圧損で流量を検知することができる。

【００２３】（２）流体遮蔽板を、円筒部の端面と平行
なるようジンバルバネで支持する構成であるため、流体
遮蔽板は前記円筒部の端面と平行を維持したまま広い流
量範囲にわたって変位する。このため、広い流量範囲に
わたって精度よく流量を検知することができる。

【００２４】（３）遮蔽板を導電性材料で構成し、且
つ、円筒部の端面に遮蔽板と平行にリング状電極を設け
コンデンサを構成しているため、遮蔽板の変位を、コン
デンサの静電容量の変化として検知できる。従って、精
度よく変位が簡単な構成で、安価に検知できる。

【００２５】（４）流体を導入する中心軸を有する円筒
部と、円筒部の端面に弾性体の復元力により押圧され、
中心軸上をスライドする平板状の流体遮蔽板と、遮蔽板
の位置を検知する位置検知手段とからなる構成であるた
め、流体が広い流量範囲にわたって安定して流れるた
め、また、急激な流量変化があっても、遮蔽板は常に流
体導入孔の端面との平行を維持したまま変位する。従っ
て、広い範囲にわたる流量域において、安定して、か
つ、精度よく流量を検知することができる。

【００２６】（５）流体を導入する円筒部と、円筒部の
端面に弾性体の復元力により押圧されるピストン状の軸
受けを有する平板状の流体遮蔽板と、遮蔽板の位置を検
知する位置検知手段とからなる構成であるため、急激な
流量変化があっても、遮蔽板は常に流体導入孔の端面と
の平行を維持したまま変位する。従って、広い範囲にわ
たる流量域において精度よく流量を検知することができ
る。また、スライド部分が、流体の流れる部分に直接曝
されないため、ゴミなどによる目詰まりもなく、耐久性
に優れている。

【００２７】（６）流体を導入する円筒部と、円筒部の
端面に弾性体の復元力により押圧されるピストン状の軸
受けを有する平板状の流体遮蔽板とからなり、ピストン
状の軸受けを差動トランスで構成した位置検知手段とか
らなる構成であるため、急激な流量変化があっても、遮
蔽板は常に流体導入孔の端面との平行を維持したまま変
位する。また、差動トランスで流体遮蔽板の変位を検知
するため、広い変位範囲にわたり正確に変位量を検知で
きるため、すなわち、非常に微小な変位から大きな変位
まで精度よく検知することができるため、さらに、低流
量域から大流量域までも精度よく検知することができ
る。

【００２８】（７）流体を導入する円筒部と、円筒部の
端面に弾性体の復元力により押圧されるピストン状の軸
受けを有する平板状の流体遮蔽板とからなり、ピストン
状の軸受けを凹字形の差動トランスで構成した位置検知
手段とからなる構成であるため、急激な流量変動があっ
ても、差動トランスが空気ダンパーとして動作するた
め、流体遮蔽板が振動することがない。このため、急激
な流量変化があっても精度よく流量を検知することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における流体流量計の断
面図

【図２】（ａ）本発明の第２の実施例における流体流量
計の断面図（ｂ）ジンバルバネの要部平面図

【図３】本発明の第３の実施例における流体流量計の断
面図

【図４】本発明の第４の実施例における流体流量計の断
面図

【図５】本発明の第５の実施例における流体流量計の断
面図

【図６】本発明の第６の実施例における流体流量計の断
面図

【図７】本発明の第７の実施例における流体流量計の断
面図

【図８】従来の流体流量計の検出部の外観斜視図

【符号の説明】

９流体導入孔１０枠体１１流体遮蔽板１２コイルバネ１３変位検出手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者藤枝博大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】流体を導入する円筒部と、前記円筒部の端
面に弾性体の復元力により押圧された平板状の流体遮蔽
板と、前記流体遮蔽板の位置を検知する位置検知手段と
からなる流体流量計。
【請求項２】流体遮蔽板を、円筒部の端面との平行関係
を維持したまま移動するよう平板状のジンバルバネで支
持してなる請求項１記載の流体流量計。
【請求項３】流体を導入する円筒部と、前記円筒部の端
面に平板状のジンバルバネにより押圧される平板状の導
電性材料で構成される流体遮蔽板とを設け、前記円筒部
の端面に前記流体遮蔽板と平行にリング状電極を設け、
前記流体遮蔽板と前記リング状電極とでコンデンサを構
成してなる流体流量計。
【請求項４】流体を導入する中心軸を有する円筒部と、
前記円筒部の端面に弾性体の復元力により押圧され、前
記中心軸上をスライドする平板状の流体遮蔽板と、前記
流体遮蔽板の位置を検知する位置検知手段とからなる流
体流量計。
【請求項５】流体を導入する円筒部と、前記円筒部の端
面に弾性体の復元力により押圧される流体遮蔽板と、前
記流体遮蔽板を下流側に設けたピストン状の軸受けで保
持するとともに、前記流体遮断板の位置を検知する位置
検知手段とからなる流体流量計。
【請求項６】流体を導入する円筒部と、前記円筒部の端
面に弾性体の復元力により押圧される流体遮蔽板と、前
記流体遮蔽板を下流側に設けたピストン状の軸受けで保
持するとともに、前記ピストン状の軸受けを差動トラン
スで構成してなる流体流量計。
【請求項７】流体を導入する円筒部と、前記円筒部の端
面に弾性体の復元力により押圧される流体遮蔽板と、前
記流体遮蔽板を下流側に設けたピストン状の軸受けで保
持するとともに、前記ピストン状の軸受けを凹字型の差
動トランスで構成してなる流体流量計。