JPS62121317A - Flowmeter for flow velocity - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To obtain a small-sized, inexpensive and highly accurate flowmeter with durability by burying a piezoelectric element of a thickness slide mode in an inwall of a fluid channel and combining a resistance piece as a flow resistor with the piezoelectric element. CONSTITUTION:When the fluid flow in the arrow direction in figure is generated in the channel 10 of the flowmeter 1 via a hose 12, the resistance piece 6a projecting in the channel 10 receives the pressure by the flow and the inner surface of the piezoelectric element 5 receives a vibration generating in the flowing direction by a vortex generating at the downstream side of the resistance piece 6a. In accordance with this, the piezoelectric element 5 of the thickness shear mode converts the vibrational force into an electrical signal. Here, since the flow velocity is proportional to the flow rate and the flow velocity has the proportional relation with the size and velocity of the vortex generating at the downstream side of the resistance piece 6a, the flow velocity and flow rate can be known by electrical output generating on the piezoelectric element 5. Then, the processing of the electrical output generating on the piezoelectric element 5 is made to detect an effective value of the voltage or the quantity of electric charge and displayed on a charge amplifier 13.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、流速流量計に関し、とりわけ流量が毎分２
〜２０１Ｊノトルの流体移動を計測するのに適した流速
流量計に関するものである。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] This invention relates to a flow rate meter, particularly when the flow rate is 2/min.
The present invention relates to a flow rate meter suitable for measuring fluid movement of ~201 J knots.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来から各種の水処理工程において、流速・流量を正確
に制御することが要求されている。かがる装置に用いら
れる流速流量計として、従来、マクネット方式にょろり
−トリレーが使用されている。BACKGROUND ART Accurate control of flow rate and flow rate has traditionally been required in various water treatment processes. Conventionally, a McNet type Nyorori-Tori relay has been used as a flow meter used in a darning device.

〔発明が解決しようとする問題点９ 以上のような従来の流速流量計は、大形で、がっ、高価
であるという問題点があった。[Problem 9 to be Solved by the Invention The conventional flow rate meters as described above have the problems of being large and expensive.

この発明は、上記の問題点を解消するためになされたも
ので、小形、安価であり、がっ、高精度で耐久性のある
流速流量計を得ることを目的とする。The present invention was made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to obtain a flowmeter that is small, inexpensive, highly accurate, and durable.

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

この発明に係る流速流量計は、流体流路の内壁に厚み辷
りモードの圧電素子を埋設し、この圧電素子に流れ抵抗
体として機能する抵抗片が結合されている。In the flow rate meter according to the present invention, a thickness-stretching mode piezoelectric element is embedded in the inner wall of a fluid flow path, and a resistance piece functioning as a flow resistance element is coupled to this piezoelectric element.

〔作用〕[Effect]

この発明においては、抵抗片が流体流による圧力を受け
、同時にその下流側に発生する渦流により、圧電素子に
流れ方向の振動が与えられる。In this invention, the resistance piece receives pressure from the fluid flow, and at the same time, the vortex generated on the downstream side of the resistance piece causes vibration in the flow direction to the piezoelectric element.

〔実施例〕〔Example〕

第１図、第２図はこの発明の一実施例を示し、第１図に
おいて、■は流速流量計であり、円筒状の基台２の内壁
に大径部２ａが形成されており、この大径部２ａに管体
３が螺合して基台２の内壁に円筒状の凹部・１が形成さ
れている。凹部４には、厚み辷りモードの円筒状の圧電
素子５と、この圧電素子５の内面に流れ抵抗部材６が結
合してなる圧電ユニット７が装着されている。圧電ユニ
ット７は、締付固定用ポル＋−，，２して機能する管体
３およびナツト８により、絶縁弾性部材９を介して凹部
４内に固定される。FIGS. 1 and 2 show an embodiment of the present invention. In FIG. A tubular body 3 is screwed into the large diameter portion 2a, and a cylindrical recess 1 is formed in the inner wall of the base 2. A piezoelectric unit 7 comprising a cylindrical piezoelectric element 5 in a thickness-stretching mode and a flow resistance member 6 bonded to the inner surface of the piezoelectric element 5 is mounted in the recess 4 . The piezoelectric unit 7 is fixed in the recess 4 via an insulating elastic member 9 by a tube body 3 and a nut 8 which function as tightening and fixing holes.

厚み辷りモードの圧電素子５は、円筒長さ方向に分極し
た後、内外周面に化学メッキによる電極を設けたもので
、その外周面が基台２に固定されている。したがって、
圧電素子５の内周面が円筒軸方向の力を受けるさ、圧電
素子５は厚み辷りモードを発生する。The thickness-stretching mode piezoelectric element 5 is polarized in the longitudinal direction of a cylinder, and then electrodes are provided on the inner and outer peripheral surfaces by chemical plating, and the outer peripheral surface is fixed to the base 2. therefore,
When the inner peripheral surface of the piezoelectric element 5 receives a force in the direction of the cylinder axis, the piezoelectric element 5 generates a thickness sliding mode.

流れ抵抗部材６には、基台２と管体３との中空部で形成
される流路１０へ直角に突出している円環状の抵抗片６
ａが形成されている。The flow resistance member 6 includes an annular resistance piece 6 that projects perpendicularly to the flow path 10 formed by the hollow part of the base 2 and the tube body 3.
a is formed.

圧電素子５に電気的に接続された端子１１は基台２から
外方へ突出しており、端子１１から導線が引き出される
。A terminal 11 electrically connected to the piezoelectric element 5 protrudes outward from the base 2, and a conductive wire is drawn out from the terminal 11.

第２図は流速流量計１の使用状態を示し、流速流量計１
の両端にホース１２が接続され、矢印方向に流体が流さ
れる。流速流量計１の端子１１には表示部めあるチャー
ジアンプ１３が接続されている。Figure 2 shows the usage status of the flow rate meter 1.
A hose 12 is connected to both ends of the hose 12, and fluid flows in the direction of the arrow. A charge amplifier 13 having a display section is connected to the terminal 11 of the flow rate meter 1.

次に、動作について説明する。いま、ホース１２を経て
流速流量計１の流路１０に矢印方向の流体流が生じると
、流路１０に突出している抵抗片６ａが流れによる圧力
を受けるとともに、抵抗片６ａの下流側に発生する渦流
により、圧電素子５の内面は流れ方向に発生する振動を
受ける。これに伴い、厚み辷りモードの圧電素子５は、
振動勢力を電気信号に変換する。Next, the operation will be explained. Now, when a fluid flow occurs in the direction of the arrow in the flow path 10 of the flow meter 1 via the hose 12, the resistance piece 6a protruding into the flow path 10 receives pressure from the flow, and pressure is generated downstream of the resistance piece 6a. Due to the swirling current, the inner surface of the piezoelectric element 5 is subjected to vibrations generated in the flow direction. Along with this, the piezoelectric element 5 in the thickness sliding mode is
Converts vibrational forces into electrical signals.

ここで、流速は流量に比例し、流速と抵抗片６ａの下流
側に発生する渦流の大きさおよび速さとが比例関係にあ
るので、圧電素子５に発生する電気出力で流速および流
量を知るこ吉ができる。圧電素子５に発生する電気出力
の処理は、電圧の実効値か電荷量を検出するようにし、
チャージアンプ１３に表示される。あるいは、上記電気
出力を制御装置に適宜入力することも任意である。Here, the flow velocity is proportional to the flow rate, and the flow velocity and the size and speed of the vortex generated downstream of the resistance piece 6a are in a proportional relationship, so the flow velocity and flow rate can be determined by the electric output generated in the piezoelectric element 5. You can do good luck. The electrical output generated in the piezoelectric element 5 is processed by detecting the effective value of the voltage or the amount of charge.
Displayed on charge amplifier 13. Alternatively, it is also optional to appropriately input the electrical output to the control device.

第３図、第４図は他の実施例であり、流量計ｌＡの圧電
ユニット１７を構成する圧電素子１５は、円筒状のもの
で、その円周部流路に、抵抗片１６ａを形成した抵抗部
材を装着する。3 and 4 show other embodiments, in which the piezoelectric element 15 constituting the piezoelectric unit 17 of the flowmeter 1A is cylindrical, and a resistance piece 16a is formed in the circumferential flow path. Attach the resistance member.

抵抗片１６ａは細長板状のもので、流れ方向に対しであ
る角度θをもたせる。θは、水道水の場合１０°前後が
適切で、圧電素子１５が円筒状の場合には、抵抗片］、
６ａの枚数は２〜４枚程度で、円周等分に配置する。The resistance piece 16a is shaped like an elongated plate and has a certain angle θ with respect to the flow direction. Appropriately θ is around 10° in the case of tap water, and if the piezoelectric element 15 is cylindrical, the resistance piece],
The number of sheets 6a is about 2 to 4, and they are arranged equally on the circumference.

このときの圧電素子■５は、円周方向に分極して、内外
周に最後電極を設けた厚み辷りモードｄ＋５を使用し、
したがって抵抗片１６ａの装着角度は複数枚か、それぞ
れ傾斜平行してセントされている。The piezoelectric element 5 at this time is polarized in the circumferential direction and uses a thickness sliding mode d+5 in which the last electrode is provided on the inner and outer peripheries,
Therefore, the mounting angle of the resistance pieces 16a is such that a plurality of resistance pieces 16a are installed, or each resistance piece 16a is arranged in parallel with each other.

その他、第１図における七同−符号は同一部分を示して
いる。In addition, the same reference numerals 7 and 7 in FIG. 1 indicate the same parts.

以上の構成により、抵抗片１６ａは、流れに対して若干
傾斜を持たせてセントされているために、管内の流速が
増すにつれて抵抗片１６ａを円周方向に押す力が増して
いくので、抵抗片１６ａの後部に発生するノイズ信号も
同時に大きくなり、このために圧電素子１５より取り出
される電気信号は流量と比例関係を持つ。With the above configuration, the resistance piece 16a is centered with a slight inclination with respect to the flow, so as the flow velocity in the pipe increases, the force pushing the resistance piece 16a in the circumferential direction increases. The noise signal generated at the rear of the piece 16a also increases at the same time, so that the electrical signal extracted from the piezoelectric element 15 has a proportional relationship with the flow rate.

この実施例によるものは、流路抵抗が少なくて済む利点
があり、長期間の使用に対して安定した出力を得ること
ができる。This embodiment has the advantage of requiring less flow path resistance and can provide stable output over long periods of use.

なお、上記各実施例では、圧電素子が円筒状のものとし
て説明したが、圧電素子は半円筒状などの断面円弧状で
あってもよい。さらに、流路の断面形状が角形であると
きは、矩形状のものを２枚対向して配設してもよい。い
ずれも同様の効果を奏する。In each of the above embodiments, the piezoelectric element is described as having a cylindrical shape, but the piezoelectric element may have an arcuate cross-section, such as a semi-cylindrical shape. Furthermore, when the cross-sectional shape of the channel is rectangular, two rectangular channels may be disposed facing each other. Both have similar effects.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上の説明から明らかなように、この発明は、流体の流
路に突出した抵抗片を厚み辷りモードの圧電素子に結合
した構造により、流速流量に比例した電気出力を精度高
く得ることができ、小形で長期の使用に耐え、かつ、外
部振動に対しても安定に動作するなどの効果がある。As is clear from the above description, the present invention has a structure in which a resistance piece protruding into a fluid flow path is coupled to a thickness-stretching mode piezoelectric element, thereby making it possible to accurately obtain an electrical output proportional to the flow rate. It is small, durable for long-term use, and operates stably even against external vibrations.

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

第１図はこの発明の一実施例の縦断面図、第２図は同じ
く使用態様を示す概略側面図、第３図は他の実施例の縦
断面図、第４図は第３図の■−Ｗ線に沿う平面での断面
図である。 （ＬＬ　（ＩＡ）・・・流量計、（２）・・・基台、（
３）・・・管体、（５）。 （１５）・・圧電素子、（６）・・・流れ抵抗部材、（
６ａ）　。 ０６ａ）・・・抵抗片、（１０）・・・流路。Fig. 1 is a longitudinal sectional view of one embodiment of the present invention, Fig. 2 is a schematic side view showing the mode of use, Fig. 3 is a longitudinal sectional view of another embodiment, and Fig. 4 is the same as shown in Fig. 3. - It is a sectional view in a plane along the W line. (LL (IA)...Flowmeter, (2)...Base, (
3)... tube body, (5). (15)...Piezoelectric element, (6)...Flow resistance member, (
6a). 06a)...Resistance piece, (10)...Flow path.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 １、流体の流路を形成する基台と、この基台に埋設され
た厚み辷りモードの圧電素子と、この圧電素子に結合さ
れ、しかも前記流路に突出する如く形成された抵抗片と
を備えてなる流速流量計。 ２、流路の流れ方向に直角な抵抗片を備えた特許請求の
範囲第１項記載の流速流量計。 ３、流路の流れ方向に傾斜した抵抗片を備えた特許請求
の範囲第１項記載の流速流量計。 ４、圧電素子が、円筒状および断面円弧状のいずれかで
ある特許請求の範囲第１項記載の流速流量計。 ５、断面角形の流路と、２枚対向して配置された矩形状
の圧電素子とを備えた特許請求の範囲第１項記載の流速
流量計。[Claims] 1. A base forming a fluid flow path, a thickness-sliding mode piezoelectric element embedded in the base, and a piezoelectric element connected to the piezoelectric element and formed to protrude into the flow path. A flow rate meter comprising a resistor piece and a resistor piece. 2. The flow rate meter according to claim 1, comprising a resistance piece perpendicular to the flow direction of the flow path. 3. The flow rate meter according to claim 1, comprising a resistance piece that is inclined in the flow direction of the flow path. 4. The flow rate meter according to claim 1, wherein the piezoelectric element has either a cylindrical shape or an arcuate cross section. 5. The flow rate meter according to claim 1, comprising a flow path having a rectangular cross section and two rectangular piezoelectric elements disposed facing each other.