JP3017787B2 - フルイディック流量計 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （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。

（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。このフルイデ
ィック流量計は、流路の上流側流路と下流側流路とを区
画する隔壁に噴出ノズルが設けられ、この噴出ノズルか
ら下流側流路に設けられたフルイディック素子に流体を
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。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。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。

（発明が解決しようとする課題） ところで、フルイディック流量計は、ケース本体の流
入口体から流入した流体が上流側流路を介して噴出ノズ
ルに導かれ、この噴出ノズルから噴出された流体がフル
イディック素子に流入するが、流入口体から流入した流
体が上流側流路を通過する際に、屈曲した流路を通過す
るとともに、流路内壁の凹凸部等の影響によって乱流が
生じる。上流側流路で乱流が生じると、噴出ノズルを通
過する流体の流速に乱れを生じ、フルイディック素子に
おける交番圧力波にも悪影響を及ぼし、流量を正確に計
量できないという問題がある。

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、流路本体の上流側流路における
流体の乱流を整流することができ、正確な計量ができる
とともに、その整流板の取付けが簡単で組立て作業性を
向上できるフルイディック流量計を提供することにあ
る。

［発明の構成］ （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、流路を構成
する流路本体に隔壁を設けて上流側流路と下流側流路と
を区画し、この隔壁に上流側流路の流体を下流側流路に
噴出する噴出ノズルを設け、下流側流路にフルイディッ
ク素子を設けるとともに、前記上流側流路を構成する流
路本体の内面に上流側流路の幅方向に亘って少なくとも
２条の凹溝を設ける一方、網状体の両端部にこれをイン
サートして一体に成形した支持体からなる整流板を形成
し、前記支持体を前記凹溝の一端側から挿入して前記流
路本体に整流板を支持する。

上流側流路を流通する流体は整流板を通過する際に整
流され、整流された流体が噴出ノズルから噴出して下流
側流路に向かうため、フルイディック素子における交番
圧力波にも悪影響を及ぼすことはなく、流量を正確に計
量できる。

（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。

第８図および第９図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11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。ケース本体12の下部
にはガス流入口体14とガス流出口体15が並設され、上部
には流量表示窓（図示しない）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が設置されている。

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24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。
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、感震器等が異常を感知した
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。

前記流路本体23の隔壁27には噴出ノズル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。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。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。

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。
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34b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。

さらに、前記噴出ノズル32に対応する前記流路本体23
の底部にはフローセンサ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、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
とからなり、センサ本体42を前記流路本体23の底部に固
定し、センサチップ43を噴出ノズル32に臨ませている。
すなわち、フローセンサ40は、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。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44と、圧力波導入
部45とからなり、センサ本体44を前記流路本体23の底部
に固定し、圧力波導入部45は前記噴出ノズル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
位置に開口する一対の圧力波導入口46,46に連通してい
る。

一方、前記上流側流路28には後述する第１の整流板47
と第２の整流板48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。

第１の整流板47および第２の整流板48は第１図〜第７
図に示すように構成され、流路本体23に対して取り付け
られている。すなわち、上流側流路28を構成する流路本
体23と隔壁27の開口端近傍に位置する内面には上下に互
いに対向する凹溝50,50が設けられているとともに、流
路本体23の底部にはスリット溝50aが設けられている。
一方、前記第１の整流板47は矩形状の網状体51と、この
網状体51の基端部における上下角部をインサートするこ
とにより一体に形成した支持体52,52とから構成されて
いる。そして、網状体51は上流側流路28の断面積にほぼ
等しく、支持体52は凹溝50に密に挿入可能な大きさに形
成されている。そして、網状体51を垂直状態にしてその
先端側から上流側流路28に挿入し、さらに網状体51の先
端部をスリット溝50aに挿入し、支持体52,52を凹溝50,5
0に挿入することにより、第１の整流板47は上流側流路2
8を仕切る状態に支持されている。

また、前記上流側流路28を構成する隔壁27には噴出ノ
ズル32を挟んで両側にそれぞれ１条ずつ凹溝53,53が設
けられている。これら凹溝53,53は上流側流路28の幅方
向全長に亘って設けられ、その基端側、すなわち、流路
本体23の開口端近傍に位置する部分には幅広に形成した
第１の係合部53aが、先端側、すなわち流路本体23の底
部には凹溝53の延長方向に陥没する凹部からなる第２の
係合部53bが設けられている。一方、前記第２の整流板4
8は山形状に折曲した網状体54と、この網状体54の両脚
部における端縁部をインサートすることにより一体に形
成した支持体55,55とから構成されている。そして、網
状体54は上流側流路28に突出する突出部32a,32bを覆う
に十分な大きさに形成されている。また、支持体55,55
の基端部には凹溝53の第１の係合部53aに密に挿入され
る係合凸部55aが設けられ、先端部には第２の係合部53b
に密に挿入される先端部55bを有している。そして、第
２の整流板48を取り付けるに際には支持体55,55の先端
部55bを凹溝53,53の端部から挿入することにより、先端
部55bが第２の係合部53bに係合し、係合凸部55aが第１
の係合部53aに係合して第２の整流板48の浮き上りを防
止でき、噴出ノズル32の上流側を仕切る状態に支持され
る。

さらに、前記第１および第２の整流板47,48の支持体5
2,55は、流路本体23の開口部をパッキング24を介して閉
塞する蓋体25によって流路本体23の底部方向に押圧され
るため、特別な固定部材で固定することなく、流路本体
23に対して固定される。

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を流通する。このとき流体
に乱流が生じても、第１の整流板47および第２の整流板
48の網状体51,54を通過する際に整流されて噴出ノズル3
2に向かう。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。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34b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。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力波導入口46,46を介し
て圧電膜センサ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流量表示窓に表示
される。

また、流路本体23に対してフローセンサ40および圧電
膜センサ41を組付けるに当たっては、流路本体23の同一
側面にフローセンサ40と圧電膜センサ41を同方向から取
付けるため、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。

なお、前記一実施例においては、上流側流路に第１お
よび第２の整流板を設けたが、整流板は１つであっても
よい。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明によれば、上流側流路
を流通する流体は整流板を通過する際に整流され、整流
された流体が噴出ノズルから噴出して下流側流路に向か
うため、フルイディック素子における交番圧力波にも悪
影響を及ぼすことはなく、流量を正確に計量できる。さ
らに、上流側流路の幅方向に亘って少なくとも２条の凹
溝を設け、網状体の両端部にこれをインサートして一体
に成形した支持体からなる整流板を形成し、支持体を凹
溝の一端側から挿入して前記流路本体に上流側流路から
下流側流路に向かう流体を整流する整流板を支持するこ
とにより、整流板の取り付けが容易で、組立て作業性を
向上できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の一実施例を示すもので、第１図は整流
板の取り付け構造を示すフルイディック流量計の流路本
体の縦断正面図、第２図は第１図のII−II線に沿う縦断
側面図、第３図は第１の整流板の取り付け構造を示す斜
視図、第４図のIV−IV線に沿う縦断側面図、第５図は第
２の整流板の取り付け構造を示す斜視図、第６図は第２
の整流板の平面図、第７図は同じく正面図、第８図はフ
ルイディック流量計の一部切欠した正面図、第９図は同
じく一部切欠した側面図である。 23……流路本体、26……流路、27……隔壁、28……上流
側流路、29……下流側流路、32……噴出ノズル、47……
第１の整流板、48……第２の整流板、50,53……凹溝、5
1,54……網状体、52,55……支持体。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】流路を構成する流路本体に隔壁を設けて上
   流側流路と下流側流路とを区画し、この隔壁に上流側流
   路の流体を下流側流路に噴出する噴出ノズルを設け、下
   流側流路にフルイディック素子を設けたフルイディック
   流量計において、前記上流側流路を構成する流路本体の
   内面に上流側流路の幅方向に亘って少なくとも２条の凹
   溝を設ける一方、網状体の両端部にこれをインサートし
   て一体に成形した支持体からなる整流板を形成し、前記
   支持体を前記凹溝の一端側から挿入して前記流路本体に
   上流側流路から下流側流路に向かう流体を整流する整流
   板を支持したことを特徴とするフルイディック流量計。