JPH07119636B2 - Flowmeter - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は流量計測に係り、特に微小流量の計測に好適な
流量計に関する。The present invention relates to flow rate measurement, and more particularly to a flow meter suitable for measuring a minute flow rate.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、微小流量を測定する流量計としては、技術資料
流体計測法 日本機械学会編の214頁に記載されてお
り、第６図に示すように、毛細管76を通過する流体が層
流状態にあるとき、その流量は毛細管両端の差圧として
現われる。両端の圧力を測定孔77,79から導管78を通し
て差圧計80で測定することにより微小流量の測定を行
う。Conventionally, as a flow meter for measuring minute flow rate, technical data
Fluid measurement method This is described on page 214 of the Japan Society of Mechanical Engineers, and as shown in FIG. 6, when the fluid passing through the capillary tube 76 is in a laminar flow state, its flow rate appears as a differential pressure across the capillary tube. A minute flow rate is measured by measuring the pressure at both ends from the measurement holes 77, 79 through the conduit 78 with the differential pressure gauge 80.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

上記従来技術では流量測定の精度を向上させるために毛
細管の長さを長くして単位流量に対する圧力降下量を大
きくする。しかし毛細管を長くすると流量計が管軸方向
に大形化するという問題点および管の両端から差圧計ま
で導管も同じく長くする必要があり、導管中の流体に気
泡が発生しその体積が圧力によつて変化したりして圧力
測定値へ悪い影響を及ぼすという問題点があつた。In the above conventional technique, in order to improve the accuracy of flow rate measurement, the length of the capillary tube is increased to increase the pressure drop amount per unit flow rate. However, when the capillary tube is lengthened, the flowmeter becomes large in the axial direction of the pipe, and the conduit must also be lengthened from both ends of the pipe to the differential pressure gauge, and bubbles form in the fluid in the conduit and its volume becomes pressure. Therefore, there is a problem in that the pressure measurement value is adversely affected by such changes.

本発明の目的は流量測定精度を向上させる流量計を提供
することにある。An object of the present invention is to provide a flow meter that improves the accuracy of flow rate measurement.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

上記目的は、入口側と出口側がそれぞれ液体を流す配管
に接続される室と、この室の入口側と出口側とを互いの
圧力変動が伝わるように仕切り、入口室と出口室とを形
成する仕切り手段と、前記入口室と前記出口室が液体の
流路となるように前記入口室と前記出口室とを接続する
前記配管より細い流路と、前記入口室と前記出口室を流
れる液体の圧力差を検出する差圧検出手段を備え、前記
仕切り手段の一部または全部をこの差圧検出手段で構成
することにより達成される。The purpose is to form a chamber in which the inlet side and the outlet side are respectively connected to pipes for flowing a liquid and a partition between the inlet side and the outlet side of this chamber so that mutual pressure fluctuations are transmitted to form an inlet chamber and an outlet chamber. Partitioning means, a flow path narrower than the pipe connecting the inlet chamber and the outlet chamber so that the inlet chamber and the outlet chamber are liquid channels, and a liquid flowing through the inlet chamber and the outlet chamber This is achieved by providing a differential pressure detecting means for detecting a pressure difference, and configuring a part or all of the partitioning means by this differential pressure detecting means.

〔作用〕[Action]

流体が流れる室の入口側と出口側とを互いの圧力変動が
伝わるように仕切り、その仕切手段の一部または全部を
差圧検出手段とすることにより、入口室および出口室が
流路となると共に、流れている流体から直接圧力差を検
出することが可能になるため、差圧検出手段付近で気泡
が発生したとしても従来の導管のように気泡の停留とい
う現象を防止することができる。By partitioning the inlet side and the outlet side of the chamber in which the fluid flows so that the pressure fluctuations are transmitted to each other, part or all of the partitioning means serves as the differential pressure detecting means, and the inlet chamber and the outlet chamber serve as flow paths. At the same time, the pressure difference can be directly detected from the flowing fluid, so that even if bubbles are generated near the differential pressure detecting means, it is possible to prevent the phenomenon that the bubbles stay, unlike the conventional conduit.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.

層流流量計は微細加工を施したミドルプレート８と、そ
れを上下からはさみ込んで接合固定するアツパープレー
ト７とアンダプレート９、および差圧測定用ダイヤフラ
ム６から成る。毛細流路はミドルプレート８に作られた
細い溝１を２枚のプレート7,9を用いて上下からはさみ
込むことで形成される。溝１は図に示すように溝端４を
発して螺旋状に曲りながら、一点を目ざして集束する
が、あるところからゆるやかに逆転して今きた螺旋間を
縫つて溝端４の近くの溝端５へ達する。３枚のプレート
を重ねた状態で溝端４は入口室２、溝端５は出口室３へ
接続されており、入口室２と出口室５差圧測定用ダイヤ
フラム６によつて仕切られている。差圧測定用ダイヤフ
ラム６は、ミドルプレート８に円形の穴をあけ、そこに
張り付けられており、ダイヤフラムの両面の差圧は電気
的信号により取り出すことができる。The laminar flow meter is composed of a finely processed middle plate 8, an upper plate 7 and an under plate 9 that sandwich and fix the middle plate 8 from above and below, and a differential pressure measurement diaphragm 6. The capillary channel is formed by sandwiching the thin groove 1 formed in the middle plate 8 from above and below using two plates 7 and 9. As shown in the figure, the groove 1 emits a groove end 4 and bends in a spiral shape to converge at one point, but it gently reverses from a certain place and sew up between the spirals that have just come to the groove end 5 near the groove end 4. Reach The groove end 4 is connected to the inlet chamber 2 and the groove end 5 is connected to the outlet chamber 3 in a state where the three plates are stacked, and is partitioned by the diaphragm 6 for measuring the differential pressure between the inlet chamber 2 and the outlet chamber 5. The differential pressure measuring diaphragm 6 has a circular hole formed in the middle plate 8 and is attached thereto, and the differential pressure between the two surfaces of the diaphragm can be taken out by an electric signal.

以上のように構成される小形層流流量計は次のように動
作する。The small laminar flow meter constructed as described above operates as follows.

入口室２へ流入した流体は明細流路１へ溝端４から入り
込み、螺旋状の流路を通つてもう一方の溝端５さらに出
口室３へ達する。明細流路を通過する流体が層流状態で
あるとき、その流量に対応した圧力降下が生じるため、
入口室２と出口室３には、その圧力降下に等しい差圧が
生じる。これは差圧測定用ダイヤフラムを歪ませ、電気
的な信号としてモニタされる。この信号値と流量を予め
検定しておけば、本流量計によつて流量を直ちに計測す
ることができる。The fluid flowing into the inlet chamber 2 enters the detailed flow channel 1 from the groove end 4 and reaches the other groove end 5 and further the outlet chamber 3 through the spiral flow channel. When the fluid passing through the detailed flow path is in a laminar flow state, a pressure drop corresponding to the flow rate occurs,
A differential pressure equal to the pressure drop is generated in the inlet chamber 2 and the outlet chamber 3. This distorts the differential pressure measuring diaphragm and is monitored as an electrical signal. If this signal value and the flow rate are verified beforehand, the flow rate can be immediately measured by this flow meter.

本実施例に示すように微細加工を利用して毛細部を形成
させると、毛細部を任意の長さで等断面形状に作ること
が可能となり、製作性や製作精度が従来に対して著しく
向上する。When the hair details are formed by using microfabrication as shown in this embodiment, the hair details can be made to have an equal cross-sectional shape with an arbitrary length, and the manufacturability and the manufacturing accuracy are remarkably improved as compared with the conventional one. To do.

また毛細流路の形状を螺旋にして曲げることにより、従
来の真直ぐな毛細管を用いた流量計に対して著しく小形
化することができる。Further, by making the shape of the capillary flow path into a spiral shape and bending it, it is possible to significantly reduce the size of the flow meter using the conventional straight capillary tube.

他の実施例を第２図に示す。Another embodiment is shown in FIG.

この層流流量計は図中に示すように微細加工を施したミ
ドルプレート14を、プレート11,15、さらにブロツク10,
18ではさみ込んで接合固定する。ミドルプレートに螺せ
ん状に細い溝13が加工されており重ねると毛細流路を形
成する。その螺せん状の溝13の一端16は、重ねた状態で
プレート11の穴20と一致する。またその溝のもう一端17
は、同様にプレート15の穴21と一致する。プレート11の
一方の表面には動歪ゲージ12が接着されている。ブロツ
ク10,18のプレート接合側は図中に示すようなくぼみが
あり、重ねた状態で入口室23,出口室22を形成する。In this laminar flow meter, as shown in the figure, the micro-machined middle plate 14 is used for plates 11, 15, and blocks 10,
Insert it at 18 and fix it by joining. A thin groove 13 is formed in a spiral shape on the middle plate, and when they are stacked, a capillary channel is formed. One end 16 of the spiral groove 13 coincides with the hole 20 of the plate 11 in the stacked state. The other end of the groove 17
Correspond to holes 21 in plate 15 as well. A dynamic strain gauge 12 is bonded to one surface of the plate 11. The plate joining sides of the blocks 10 and 18 have depressions as shown in the figure, and form an inlet chamber 23 and an outlet chamber 22 in a stacked state.

以上の構成で次のように動作する。外部から入口室23へ
流入した流体19は穴20より毛細流路へ進入し穴21に達す
る。この毛細流路を通過する際、流量に対応した圧力降
下が生じるため、入口室23と出口22の間には差圧が生じ
る。この差圧は３枚のプレート11,14,15を歪ませるため
プレート11に接着されている動歪ゲージによつてそれに
応じた電気的信号へ変換される。このようにして流量を
知ることができる。The above configuration operates as follows. The fluid 19 that has flowed into the inlet chamber 23 from the outside enters the capillary channel through the hole 20 and reaches the hole 21. When passing through this capillary channel, a pressure drop corresponding to the flow rate occurs, so that a differential pressure is generated between the inlet chamber 23 and the outlet 22. This differential pressure is converted into a corresponding electric signal by a dynamic strain gauge adhered to the plate 11 in order to distort the three plates 11, 14 and 15. In this way, the flow rate can be known.

本実施例に示すように受圧面を実施例１に対して大きく
採ることができるので、圧力測定の精度は向上する。As shown in the present embodiment, the pressure receiving surface can be made larger than that of the first embodiment, so that the accuracy of pressure measurement is improved.

また従来の層流流量計における導管部がなく、差圧計の
中に毛細部を設けるという構造は、装置自体を著しく小
形化する。Further, the structure of the conventional laminar flow meter, which does not have the conduit portion and has the hair details in the differential pressure gauge, makes the apparatus itself extremely compact.

更に他の実施例を第３図に示す。Still another embodiment is shown in FIG.

この層流流量計は図中に示すように中空円筒形のシリン
ダ24とその外面を覆うプレート25、シリンダの上下に蓋
をするカバー26,27、およびシリンダ内側体積を上下に
２分割するように取り付けられたダイヤフラム33とそれ
によつて出来る入口室28,出口室29、さらに入口室28へ
流体を導く導入管34、出口室29から流体をはき出す導出
管35を主な構成要素とする。またシリンダ24の外円筒面
には螺旋状の溝30が設けられており、溝の始点32,終点3
1はそれぞれ入口室28,出口室29へつながつている。As shown in the figure, this laminar flow meter has a hollow cylindrical cylinder 24, a plate 25 for covering the outer surface thereof, covers 26 and 27 for covering the upper and lower sides of the cylinder, and a cylinder inner volume divided into upper and lower parts. A diaphragm 33 attached thereto, an inlet chamber 28 and an outlet chamber 29 formed by the diaphragm 33, an introduction pipe 34 for guiding the fluid to the inlet chamber 28, and a discharge pipe 35 for expelling the fluid from the outlet chamber 29 are the main components. A spiral groove 30 is provided on the outer cylindrical surface of the cylinder 24.
1 is connected to the entrance room 28 and the exit room 29, respectively.

以上の構成で次のように動作する。導入管34から流入し
た流体は入口室28から溝始点32へ至る。溝始点32から終
点31へ至る間に溝壁面による抵抗から、流量に対応した
圧力降下を生じる。溝終点31から出口室29へ出た流体は
前記圧力降下分だけ入口室より圧力が低い。したがつて
その差圧は両室の間に設けられたダイヤフラム33の歪と
なつて検知されダイヤフラムに取り付けられている動歪
ゲーシによつて電気信号として取り出されその流量を知
ることができる。溝30の長さや溝の断面積を変えること
で流量レンジを任意に選択できる。The above configuration operates as follows. The fluid flowing from the introduction pipe 34 reaches the groove starting point 32 from the inlet chamber 28. From the groove start point 32 to the groove end point 31, a pressure drop corresponding to the flow rate is generated due to the resistance of the groove wall surface. The fluid discharged from the groove end point 31 to the outlet chamber 29 has a lower pressure than the inlet chamber by the pressure drop. Therefore, the differential pressure is detected as the strain of the diaphragm 33 provided between the two chambers, and is taken out as an electric signal by the dynamic strain gate attached to the diaphragm, and its flow rate can be known. The flow rate range can be arbitrarily selected by changing the length of the groove 30 or the cross-sectional area of the groove.

本実施例で示すようにシリンダ内径を十分大きく採るこ
とができるので圧力測定の精度は向上する。Since the cylinder inner diameter can be made sufficiently large as shown in this embodiment, the accuracy of pressure measurement is improved.

また導管部がないことや、装置全体を著しく小形化した
ことにより、送液管途中に本装置を容易に取りつけるこ
とができる。In addition, since there is no conduit part and the entire device is made extremely small, this device can be easily installed in the middle of the liquid feeding pipe.

更に他の実施例を第４図に示す。Still another embodiment is shown in FIG.

この層流流量計は同じ長さの毛細管をもつ小形層流流量
計を４つ直列につないたものである。微細加工による溝
45を施したプレート37,39,41の間に溝のないプレート3
8,40,42をはさみ全体を上下からプレート36,44で固定す
る。各小形層流流量計はプレート36,37,38と38,39,40と
40,41,42と42,43,44から構成される。プレート38,42に
は圧力センサを取りつけたダイヤフラム48が図の位置に
設けられている。This laminar flowmeter is composed of four small laminar flowmeters with capillaries of the same length connected in series. Micro-machined groove
Plate 3 without grooves between plates 37, 39, 41 with 45
The scissors 8, 40, 42 are fixed with the plates 36, 44 from above and below with the whole scissors. Each small laminar flow meter has plates 36,37,38 and 38,39,40
It consists of 40, 41, 42 and 42, 43, 44. A diaphragm 48 to which a pressure sensor is attached is provided on the plates 38 and 42 at the position shown in the figure.

動作は以下のようである。入口ポート49から流入した流
体は入口室47を至て溝45を通つて出口室46へ流れる。さ
らにプレート39の溝を通り室53へ至る。ここで、ポート
51とポート52を閉じて、ポート50を使つて流体を取り出
せば２つの小形層流流量計を至た圧力降下が得られる。
このポート50とポート51を閉じてプレート41の溝とプレ
ート43の溝を至てポート52から流体を取り出すと４つの
小形層流流量計を至た圧力降下が得られる。それぞれの
圧力降下は各ダイヤフラム48,57によつて測定される。
流量レンジに合わせて流出ポートを選択することができ
る。本実施例では４つの小形層流流量計から構成されて
いるが、積層枚数を増加させることで、測定流量に合つ
たポートを自由に選択できるようになる。The operation is as follows. The fluid flowing from the inlet port 49 flows through the inlet chamber 47, the groove 45, and the outlet chamber 46. Further, it reaches the chamber 53 through the groove of the plate 39. Where the port
Closing 51 and port 52 and using port 50 to draw fluid provides a pressure drop across the two small laminar flow meters.
When the port 50 and the port 51 are closed and the fluid is taken out from the port 52 through the groove of the plate 41 and the groove of the plate 43, the pressure drop that reaches the four small laminar flow meters is obtained. Each pressure drop is measured by each diaphragm 48,57.
The outflow port can be selected according to the flow rate range. In this embodiment, it is composed of four small laminar flow meters, but by increasing the number of laminated layers, it becomes possible to freely select a port that matches the measured flow rate.

更に他の実施例を第５図に示す。Yet another embodiment is shown in FIG.

この層流流量計は同じ流さの毛細管をもつ小形層流流量
計を３つ並列につないだものである。小形層流流量計65
は毛細部62を微細加工で形成させたプレート60をプレー
ト59,61ではさみ込んで作られており、66,67も同様にし
て作られている。また３枚重ねた状態で入口ポート63,
出口ポート64を形成する。ベースは入口室73をもつプレ
ート70と、圧力センサ72をもつプレート69と出口室71を
もつプレート68をこの順に重ねて形成されており、この
ベースとカバー58の間に前述の小形層流流量計65,66,67
をはさんで全体を構成する。This laminar flow meter is made up of three small laminar flow meters with the same flow capillaries connected in parallel. Small laminar flow meter 65
Is made by sandwiching a plate 60, which is formed by finely processing hair details 62, between plates 59 and 61, and 66 and 67 are also made in the same manner. In addition, the inlet port 63,
Form the outlet port 64. The base is formed by stacking a plate 70 having an inlet chamber 73, a plate 69 having a pressure sensor 72 and a plate 68 having an outlet chamber 71 in this order, and between the base and the cover 58, the small laminar flow rate described above. 65,66,67 in total
Compose the whole with a sandwich.

以上の層流流量計は以下のように動作する。The above laminar flow meter operates as follows.

入口管74から流入した流体は入口室73に一度流入し、そ
こから各小形層流流量計67,66,65の入口ポート63に等流
量ずつ分岐する。各毛細部を至た流体は同じ圧力降下量
で出口ポート64に至り、出口室71へ集まる。入口室73と
出口室71の圧力差は圧力センサ72で検知することができ
る。最も微小な流量では前述の小形層流流量計をひとつ
設けたものを用い、流量が増加するにつれて差し入れる
小形層流流量計の数を増やしてゆくと、測定圧は同じで
も、差し入れる数に比例した流量だけ流れていることに
なり、広範な流量域まで測定が可能となる。The fluid flowing from the inlet pipe 74 once flows into the inlet chamber 73, and then branches from the small laminar flow meters 67, 66, 65 to the inlet ports 63 at equal flow rates. The fluid reaching each hair detail reaches the outlet port 64 with the same amount of pressure drop and collects in the outlet chamber 71. The pressure difference between the inlet chamber 73 and the outlet chamber 71 can be detected by the pressure sensor 72. For the smallest flow rate, use the one with the above-mentioned small laminar flow meter, and increase the number of small laminar flow meters to be inserted as the flow rate increases. Since the flow rate is proportional, it is possible to measure a wide range of flow rate.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明によれば、気泡が発生しても差圧検出手段付近に
留まることが防止されるので、圧力測定精度を高くする
ことができる。According to the present invention, even if bubbles are generated, it is possible to prevent the bubbles from staying in the vicinity of the differential pressure detecting means, so that it is possible to improve the pressure measurement accuracy.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第１図は本発明の一実施例を示す層流流量計の分解斜視
図、第２図乃至第５図は夫々他の実施例を示す分解斜視
図、第６図は従来の層流流量計の断面図である。 １……微細加工による溝、２……入口室、３……出口
室、６……差圧測定用ダイヤフラム。FIG. 1 is an exploded perspective view of a laminar flow meter showing an embodiment of the present invention, FIGS. 2 to 5 are exploded perspective views showing other embodiments, and FIG. 6 is a conventional laminar flow meter. FIG. 1 ... Microfabrication groove, 2 ... Inlet chamber, 3 ... Outlet chamber, 6 ... Differential pressure measurement diaphragm.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】入口側と出口側がそれぞれ液体を流す配管
に接続される室と、この室の入口側と出口側とを互いの
圧力変動が伝わるように仕切り、入口室と出口室とを形
成する仕切り手段と、前記入口室と前記出口室が液体の
流路となるように前記入口室と前記出口室とを接続する
前記配管より細い流路と、前記入口室と前記出口室を流
れる液体の圧力差を検出する差圧検出手段を備え、前記
仕切り手段の一部または全部をこの差圧検出手段で構成
した流量計。1. An inlet chamber and an outlet chamber are formed by partitioning a chamber whose inlet side and outlet side are respectively connected to pipes through which a liquid flows, and an inlet side and an outlet side of this chamber so that pressure fluctuations are transmitted to each other. Partitioning means, a flow path narrower than the pipe connecting the inlet chamber and the outlet chamber so that the inlet chamber and the outlet chamber are liquid channels, and a liquid flowing through the inlet chamber and the outlet chamber A flow meter comprising a differential pressure detecting means for detecting the pressure difference of the above, and a part or all of the partitioning means is constituted by this differential pressure detecting means. 【請求項２】前記細い流路は、平面板上に形成された細
溝と、この細溝を密閉する部材から構成された平板であ
る特許請求の範囲第１項に記載の流量計。2. The flowmeter according to claim 1, wherein the narrow channel is a flat plate composed of a narrow groove formed on a flat plate and a member for sealing the narrow groove. 【請求項３】前記仕切り手段は、平板状に形成された前
記入口室からの液体を流す穴を有する前記差圧検出手段
と、前記細い流路が細溝として形成され、この細溝の一
方が前記差圧検出手段の穴に連通し、他方が前記出口室
に連通する穴を有する平板とを含むものである特許請求
の範囲第１項に記載の流量計。3. The partition means includes the differential pressure detection means having a flat plate-shaped hole through which liquid flows from the inlet chamber, and the narrow flow passage is formed as a narrow groove, and one of the narrow grooves is formed. The flowmeter according to claim 1, further comprising a flat plate having a hole communicating with the hole of the differential pressure detecting means and the other having a hole communicating with the outlet chamber. 【請求項４】前記細い流路は、前記室の外周面とその外
面を覆うプレート間に形成された特許請求の範囲第１項
に記載の流量計。4. The flowmeter according to claim 1, wherein the narrow flow passage is formed between an outer peripheral surface of the chamber and a plate covering the outer surface thereof. 【請求項５】前記細い流路が存在する平板を複数備え、
これら細い流路が存在する平板を直列に接続した特許請
求の範囲第２項に記載の流量計。5. A plurality of flat plates having the narrow flow path are provided,
The flowmeter according to claim 2, wherein flat plates having these narrow channels are connected in series. 【請求項６】前記細い流路を複数並列に接続した特許請
求の範囲第１項に記載の流量計。6. The flowmeter according to claim 1, wherein a plurality of the thin flow paths are connected in parallel.