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JP7843674B2 - Flow detection device - Google Patents
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JP7843674B2 - Flow detection device - Google Patents

Flow detection device

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JP7843674B2 JP2022149252A JP2022149252A JP7843674B2 JP 7843674 B2 JP7843674 B2 JP 7843674B2 JP 2022149252 A JP2022149252 A JP 2022149252A JP 2022149252 A JP2022149252 A JP 2022149252A JP 7843674 B2 JP7843674 B2 JP 7843674B2
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Description

本開示は、流動検知装置に関するものである。 This disclosure relates to a flow detection device.

下記特許文献1には、流体に非接触で流量異常を検知する流量異常検知装置が開示されている。この流量異常検知装置は、ローラポンプに接続された可撓性のチューブを、ヒンジで連結されたケース本体及び蓋部によって挟み込む。ケース本体には、歪みゲージが設けられ、当該歪みゲージをチューブの外表面に押し付けることで、チューブから受ける圧力を測定し、流量異常を検知している。 Patent Document 1 below discloses a flow rate anomaly detection device that detects flow rate anomalies without contact with the fluid. This flow rate anomaly detection device clamps a flexible tube connected to a roller pump between a hinged case body and a lid. A strain gauge is provided in the case body, and by pressing the strain gauge against the outer surface of the tube, the pressure received from the tube is measured, thereby detecting flow rate anomalies.

特開2018-132364号公報Japanese Patent Publication No. 2018-132364

ところで、微小流量の流動状態を検知する場合、チューブの変位は非常に小さく、例えば1μm以下の場合もある。上記従来技術のように、チューブに歪みゲージなどを押し付けてその変位を計測するセンサにおいては、信号レベルが小さくなり、外部からの外力や振動による変位の影響が相対的に大きくなる。そうすると、これがノイズ源となって、チューブの変位を精度よく検出できなくなる虞がある。つまり、センサそのものが高性能で高分解能であっても、外乱によりSN比が劣化して測定が困難なるという問題があった。 Incidentally, when detecting the flow state of minute flow rates, the displacement of the tube is extremely small, sometimes less than 1 μm. In sensors that measure this displacement by pressing strain gauges or similar devices against the tube, as in the conventional technology described above, the signal level becomes small, and the influence of external forces and vibrations on displacement becomes relatively large. This can then act as a noise source, potentially preventing accurate detection of the tube's displacement. In other words, even if the sensor itself is high-performance and high-resolution, external disturbances can degrade the signal-to-noise ratio, making measurement difficult.

本開示は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、流路に対する外力や振動などの影響を減少させ、流体の圧力変化に伴う流路の形状変化を検知できる流動検知装置の提供を目的とする。 This disclosure was made in view of the above-mentioned problems, and aims to provide a fluid flow detection device that can reduce the effects of external forces and vibrations on the fluid flow path and detect changes in the shape of the fluid flow path due to changes in fluid pressure.

(1)本開示の一態様に係る流動検知装置は、内部を流れる流体の圧力変化によって膨縮する流壁を有する流路と、前記流壁の周囲の少なくとも一部を覆うと共に前記流壁の膨縮に応じて容積変動する内層部、及び、前記内層部よりも変形し難く前記内層部を包囲する非通気性の外層部を有すると共に、前記外層部に前記内層部の容積変動に伴い前記内層部内の気体が出入りする窓部が設けられた受圧部と、前記窓部に連通する圧力センサと、を備える。 (1) A fluid detection device according to one aspect of the present disclosure comprises a flow path having a flow wall that expands and contracts in response to pressure changes of the fluid flowing inside; an inner layer that covers at least a portion of the periphery of the flow wall and whose volume fluctuates in accordance with the expansion and contraction of the flow wall; a pressure receiving unit having a non-permeable outer layer that is less deformable than the inner layer and surrounds the inner layer, and having a window in the outer layer through which gas from the inner layer enters and exits in accordance with the volume fluctuations of the inner layer; and a pressure sensor communicating with the window.

本態様に係る流動検知装置によれば、内部を流れる流体の圧力変化によって流路の流壁が膨縮すると、当該流壁の周囲の少なくとも一部を覆う受圧部の内層部が容積変動し、当該内層部を覆う非通気性の外層部に設けられた窓部から気体が出入りする。そして、窓部から出入りする気体による圧力の変化を圧力センサが検出する。ここで、外層部の方が、内層部よりも変形し難いため、外層部の変形によって圧力が逃げなくなる。
一方で、流路が外部から外力を受けたり、振動している場合、それのみでは流壁は膨縮しないため、受圧部の内層部は容積変動せず、圧力センサは殆ど反応しない。
よって、本態様に係る流動検知装置によれば、流路に対する外力や振動などの影響を減少させ、流体の圧力変化に伴う流路の形状変化を検知できる。
According to the flow detection device of this embodiment, when the flow wall of the flow path expands or contracts due to pressure changes of the fluid flowing inside, the volume of the inner layer of the pressure-receiving section that covers at least a part of the periphery of the flow wall changes, and gas enters and exits through a window provided in the non-permeable outer layer that covers the inner layer. The pressure sensor then detects the pressure change caused by the gas entering and exiting through the window. Here, since the outer layer is less deformable than the inner layer, the pressure cannot escape due to the deformation of the outer layer.
On the other hand, if the flow path is subjected to external forces or vibrations, the flow wall will not expand or contract due to these factors alone. As a result, the volume of the inner layer of the pressure-receiving section will not change, and the pressure sensor will hardly react.
Therefore, the fluid flow detection device according to this embodiment can reduce the influence of external forces and vibrations on the flow path and detect changes in the shape of the flow path due to changes in fluid pressure.

(2)(1)の態様の流動検知装置において、前記圧力センサは、前記窓部から出入りする前記気体による絶対圧の変化を検出する絶対圧センサであってもよい。 (2) In the fluid detection device according to the embodiment of (1), the pressure sensor may be an absolute pressure sensor that detects changes in absolute pressure due to the gas entering and exiting the window.

この場合には、窓部から出入りする気体による絶対圧の変化によって、流路の形状変化を検知できる。 In this case, changes in the absolute pressure caused by the gas entering and exiting through the window can be used to detect changes in the shape of the flow path.

(3)(1)の態様の流動検知装置において、前記圧力センサは、前記窓部に連通する第1のセンサ開口部と、前記窓部に非連通の空気室に連通する第2のセンサ開口部と、を有し、前記空気室の圧力を基準圧とし、前記窓部から出入りする前記気体による圧力との差圧の変化を検出する差圧センサであってもよい。 (3) In the fluid detection device according to the embodiment of (1), the pressure sensor may be a differential pressure sensor having a first sensor opening communicating with the window portion and a second sensor opening communicating with an air chamber not communicating with the window portion, and detecting the change in differential pressure between the pressure of the air chamber and the pressure due to the gas entering and leaving the window portion, with the pressure of the air chamber as the reference pressure.

この場合には、窓部から出入りする気体による差圧の変化によって、流路の形状変化を検知できる。 In this case, the change in the shape of the flow path can be detected by the change in differential pressure caused by the gas entering and exiting through the window.

(4)(1)から(3)のいずれかの態様の流動検知装置において、前記内層部は、前記流壁よりも軟質であってもよい。 (4) In a flow detection device according to any of the embodiments of (1) to (3), the inner layer may be softer than the flow wall.

この場合には、例えば、流壁が膨張する場合、流体の内圧によって流壁が厚み方向において潰れきる前に、流壁より軟質の内層部が潰れはじめるため、内層部の容積変動の応答性が良くなり、流体の圧力変化に伴う流路の形状変化を感度良く検知することができる。 In this case, for example, when the flow wall expands, the softer inner layer begins to collapse before the flow wall completely collapses in the thickness direction due to the internal fluid pressure. This improves the responsiveness of the inner layer's volume fluctuations, allowing for sensitive detection of changes in the flow path shape due to fluid pressure changes.

(5)(1)から(4)のいずれかの態様の流動検知装置において、前記内層部は、連通気泡を有する弾性体によって形成されていてもよい。 (5) In a flow detection device according to any of the embodiments of (1) to (4), the inner layer may be formed of an elastic body having communicating bubbles.

この場合には、内層部が流路の流壁を弾性的に支えることができる。また、流壁が膨縮した場合は、内層部がその膨縮に応じて弾性変形できる。さらに、内層部の弾性変形によって、流路の振動を減衰させることができる。 In this case, the inner layer can elastically support the flow wall of the channel. Furthermore, if the flow wall expands or contracts, the inner layer can elastically deform in accordance with that expansion or contraction. In addition, the elastic deformation of the inner layer can dampen vibrations in the channel.

(6)(5)の態様の流動検知装置において、前記弾性体は、発泡性樹脂であってもよい。 (6) In the flow detection device according to the embodiment of (5), the elastic body may be made of foamed resin.

この場合には、受圧部の内層部を低コストで作成できる。 In this case, the inner layer of the pressure-receiving section can be manufactured at a low cost.

(7)(1)から(6)のいずれかの態様の流動検知装置において、前記受圧部を前記流壁に押さえ付ける押圧部材を備えてもよい。 (7) In any of the flow detection devices described in (1) to (6), a pressing member may be provided to press the pressure receiving section against the flow wall.

この場合には、受圧部の内層部が流壁に密着するため、流壁の膨縮に伴う内層部の容積変動の応答性が良くなり、流体の圧力変化に伴う流路の形状変化を感度良く検知することができる。 In this case, since the inner layer of the pressure-receiving section is in close contact with the flow wall, the responsiveness to volume changes in the inner layer due to the expansion and contraction of the flow wall is improved, and changes in the shape of the flow path due to changes in fluid pressure can be detected with high sensitivity.

(8)(1)から(7)のいずれかの態様の流動検知装置において、前記受圧部は、前記流壁を囲う筒状部を備え、前記筒状部には、前記流路の長手方向に延びるスリットが形成されていてもよい。 (8) In a flow detection device according to any of the embodiments of (1) to (7), the pressure receiving portion may include a cylindrical portion surrounding the flow wall, and the cylindrical portion may have a slit extending in the longitudinal direction of the flow path.

この場合には、スリットを通して受圧部内に流路を挿入することができるので、流壁に対する受圧部の設置が容易になる。 In this case, since the flow path can be inserted into the pressure-receiving section through the slit, the installation of the pressure-receiving section against the flow wall becomes easier.

(9)(1)から(8)のいずれかの態様の流動検知装置において、前記流壁の周囲が、前記受圧部及び前記圧力センサを含む複数の流動検知ユニットによって囲まれていてもよい。 (9) In a flow detection device according to any of the embodiments of (1) to (8), the periphery of the flow wall may be surrounded by a plurality of flow detection units, including the pressure receiving section and the pressure sensor.

この場合には、流壁の周囲を複数の流動検知ユニットによって取り囲むため、流動検知ユニットの一つ当たりの受圧部の内層部の容積が少なくて済む。そうすると、流壁の膨縮に伴う内層部の容積変動の応答性が良くなり、流体の圧力変化に伴う流路の形状変化を感度良く検知することができる。 In this case, since the flow wall is surrounded by multiple flow detection units, the volume of the inner layer of the pressure-receiving section for each flow detection unit is reduced. This improves the responsiveness to volume changes in the inner layer due to the expansion and contraction of the flow wall, allowing for sensitive detection of changes in the flow path shape due to fluid pressure changes.

(10)(9)の態様の流動検知装置において、前記複数の流動検知ユニットは、前記流路を挟んで対向配置された第1流動検知ユニット及び第2流動検知ユニットを含み、前記第1流動検知ユニット及び前記第2流動検知ユニットの前記圧力センサから出力される信号を加算し、前記流路の振動ノイズを相殺する信号処理回路を備えてもよい。 In the flow detection device according to the embodiments of (10) and (9), the plurality of flow detection units may include a first flow detection unit and a second flow detection unit arranged opposite each other across the flow path, and may include a signal processing circuit that adds the signals output from the pressure sensors of the first flow detection unit and the second flow detection unit to cancel out vibration noise in the flow path.

この場合には、複数の流動検知ユニットに分けた結果、流路の振動ノイズを拾ってしまった場合であっても、流路を挟んで対向配置された第1流動検知ユニット及び第2流動検知ユニットの圧力センサから出力される信号を加算することで、流路の振動ノイズを相殺し、流体の圧力変化に伴う流路の形状変化を高精度に検知できる。 In this case, even if vibration noise from the flow path is picked up as a result of dividing the signal into multiple flow detection units, the vibration noise can be canceled out by adding the signals output from the pressure sensors of the first and second flow detection units, which are positioned opposite each other across the flow path. This allows for highly accurate detection of changes in the flow path shape due to changes in fluid pressure.

上記本開示の一態様によれば、流路に対する外力や振動などの影響を減少させ、流体の圧力変化に伴う流路の形状変化を検知できる流動検知装置を提供できる。 According to one aspect of the above disclosure, a fluid flow detection device can be provided that reduces the influence of external forces and vibrations on the fluid flow path and can detect changes in the shape of the fluid flow path due to changes in fluid pressure.

第1実施形態に係る流動検知装置の断面構成図である。This is a cross-sectional view of the flow detection device according to the first embodiment. 図1に示す矢視II-II断面図である。This is a cross-sectional view taken along the line II-II shown in Figure 1. 第1実施形態に係る流動検知装置において流路が外力や振動などにより受圧部に対して上側に変位した様子を示す図である。This figure shows how the flow path in the flow detection device according to the first embodiment is displaced upward relative to the pressure receiving part due to external force, vibration, etc. 第1実施形態に係る流動検知装置において流路が外力や振動などにより受圧部に対して右側に変位した様子を示す図である。This figure shows how the flow path in the flow detection device according to the first embodiment is displaced to the right relative to the pressure receiving part due to external force or vibration. 第1実施形態に係る流動検知装置において流路の流壁が内部を流れる流体の圧力変化によって膨らんだ様子を示す図である。This figure shows how the flow wall of the flow channel expands due to a pressure change of the fluid flowing inside in the flow detection device according to the first embodiment. 第1実施形態に係る流動検知装置において流路の流壁が内部を流れる流体の圧力変化によって縮んだ様子を示す図である。This figure shows how the flow wall of the flow channel contracts due to a pressure change of the fluid flowing inside in the flow detection device according to the first embodiment. 第1実施形態に係る流動検知装置の出力波形データの一例を示す図である。This figure shows an example of output waveform data from the flow detection device according to the first embodiment. 第2実施形態に係る流動検知装置の断面構成図である。This is a cross-sectional view of the flow detection device according to the second embodiment. 第3実施形態に係る流動検知装置の断面構成図である。This is a cross-sectional view of the flow detection device according to the third embodiment. 第4実施形態に係る流動検知装置の断面構成図である。This is a cross-sectional view of the flow detection device according to the fourth embodiment. 第5実施形態に係る流動検知装置の断面構成図である。This is a cross-sectional view of the flow detection device according to the fifth embodiment. 第6実施形態に係る流動検知装置の断面構成図である。This is a cross-sectional view of the flow detection device according to the sixth embodiment.

以下、本開示に係る実施形態について図面を参照して説明する。 The embodiments relating to this disclosure will be described below with reference to the drawings.

(第1実施形態)
図1は、第1実施形態に係る流動検知装置1の断面構成図である。図2は、図1に示す矢視II-II断面図である。
流動検知装置1は、図1に示すように、流路10と、受圧部20と、圧力センサ30と、を備えている。
(First Embodiment)
Figure 1 is a cross-sectional view of the flow detection device 1 according to the first embodiment. Figure 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II shown in Figure 1.
As shown in Figure 1, the flow detection device 1 comprises a flow path 10, a pressure receiving unit 20, and a pressure sensor 30.

流路10は、内部を流れる流体の圧力変化によって膨縮する流壁11を有する。本実施形態の流路10は、可撓性及び弾性を少なくとも有する、いわゆる送液用チューブであって、一定の内径(断面積)で長尺に形成されている。なお、流体の種類や用途等に応じて、必要に応じて流壁11に酸化処理等の各種処理を施しても構わないし、耐熱性、透明性等の各種の特性を付加しても構わない。 The flow path 10 has a flow wall 11 that expands and contracts due to pressure changes of the fluid flowing inside. The flow path 10 in this embodiment is a so-called fluid transfer tube that possesses at least flexibility and elasticity, and is formed in a long length with a constant inner diameter (cross-sectional area). Depending on the type of fluid and application, various treatments such as oxidation treatment may be applied to the flow wall 11 as needed, and various properties such as heat resistance and transparency may be added.

流路10は、例えば、図示しない脈動ポンプに接続されている。脈動ポンプは、給水タンク内に貯留されている流体を吸込み、既知の基準周波数で脈動させながら吐出する、いわゆるローラポンプを例示できる。流路10は少なくとも可撓性及び弾性を有しているので、流壁11は、流体の脈動に応じて波打つように膨縮する。 The flow path 10 is connected to, for example, a pulsating pump (not shown). A pulsating pump can be exemplified by a so-called roller pump, which draws in fluid stored in a water tank and discharges it while pulsating at a known reference frequency. Since the flow path 10 has at least flexibility and elasticity, the flow wall 11 expands and contracts in a wave-like manner in response to the fluid pulsation.

受圧部20は、流壁11の周囲の少なくとも一部(第1実施形態では全周)を覆うと共に流壁11の膨縮に応じて容積変動する内層部21と、内層部21を覆う非通気性の外層部22と、を有する。外層部22には、内層部21の容積変動に伴い内層部21内の空気(気体)が出入りする窓部23が設けられている。なお、本実施形態のように、受圧部20にて気密空間を形成できる場合には、内層部21内に空気ではない気体(例えば窒素ガス等)が充填されていても構わない。 The pressure-receiving section 20 has an inner layer 21 that covers at least a portion (the entire circumference in the first embodiment) of the flow wall 11 and whose volume changes in accordance with the expansion and contraction of the flow wall 11, and a non-permeable outer layer 22 that covers the inner layer 21. The outer layer 22 is provided with a window 23 through which air (gas) from inside the inner layer 21 enters and exits as the volume of the inner layer 21 changes. In this embodiment, if an airtight space can be formed in the pressure-receiving section 20, the inner layer 21 may be filled with a gas other than air (e.g., nitrogen gas).

内層部21及び外層部22は、流路10の中心軸Oと同心の筒状部20Aを形成している。内層部21は、連通気泡を有する弾性体によって形成されている。内層部21を形成する弾性体としては、ポリウレタンフォーム等の発泡性樹脂を例示できる。この内層部21は、流体の内圧に応じて弾性変形できればよく、特に流壁11よりも軟質であると容積変動の応答性が高まるためより好ましい。 The inner layer 21 and the outer layer 22 form a cylindrical portion 20A concentric with the central axis O of the flow path 10. The inner layer 21 is formed from an elastic body having interconnected air bubbles. Examples of the elastic body forming the inner layer 21 include foamed resins such as polyurethane foam. The inner layer 21 only needs to be elastically deformable in response to the internal fluid pressure; it is particularly preferable if it is softer than the flow wall 11, as this improves the responsiveness to volume fluctuations.

なお、内層部21は、流壁11の膨縮に応じて容積変動できれば、空間(中空)であっても良いし、繊維の隙間に空気を保持できる繊維クッションなどであってもよい。また、内層部21は、ゴムスポンジのような独立気泡のものをローラなどで圧壊することで連通気泡化したものであってもよい。 Furthermore, the inner layer 21 may be a hollow space, or a fiber cushion capable of retaining air in the gaps between fibers, as long as its volume can change in accordance with the expansion and contraction of the flow wall 11. Alternatively, the inner layer 21 may be made by crushing a closed-cell material, such as a rubber sponge, with rollers to create a connected-cell structure.

外層部22は、窓部23を除いて、内層部21の外表面の全体を覆っている。具体的に、外層部22は、図2に示すように、内層部21の外周面及び内層部21の長手方向における両端面を覆っている。窓部23は、外層部22の外周面の長手方向における中間位置に形成されている。 The outer layer 22 covers the entire outer surface of the inner layer 21, except for the window portion 23. Specifically, as shown in Figure 2, the outer layer 22 covers the outer circumferential surface of the inner layer 21 and both end faces in the longitudinal direction of the inner layer 21. The window portion 23 is formed at an intermediate position in the longitudinal direction of the outer circumferential surface of the outer layer 22.

外層部22は、例えば、内層部21が軟質であるインテグラルスキンフォームやコーテッドウレタンなどのスキン層(表面層)であって、内層部21よりも硬く通気性がほとんどない。なお、外層部22は、非通気性を有し、受圧部20の外形を保てれば、硬質プラスチックや金属などであっても構わない。ここで言う「非通気性」とは、完全に空気を通さないところまでは必要ではなく、圧力センサ30が窓部23からの圧力変動を感知できる程度のものでよい。 The outer layer 22 is, for example, a skin layer (surface layer) such as integral skin foam or coated urethane, which is softer than the inner layer 21, and is harder and almost impermeable to air. The outer layer 22 may be made of hard plastic or metal, as long as it is impermeable and maintains the external shape of the pressure-receiving section 20. Here, "impermeable" does not mean completely airtight; it is sufficient for the pressure sensor 30 to detect pressure fluctuations from the window section 23.

図1に戻り、窓部23は、外層部22の外周面の一部に形成されている。窓部23からは、内層部21の表面、すなわち連通気泡が露出している。窓部23の周囲には、内層部21及び外層部22を含む筒状部20Aを保持する保持部材24が設けられている。保持部材24は、窓部23の周囲を気密に囲うとともに、圧力センサ30のセンサ基板31に接続されている。 Returning to Figure 1, the window portion 23 is formed on a part of the outer circumferential surface of the outer layer portion 22. The surface of the inner layer portion 21, i.e., the communicating air bubble, is exposed through the window portion 23. A retaining member 24 is provided around the window portion 23 to hold the cylindrical portion 20A, which includes the inner layer portion 21 and the outer layer portion 22. The retaining member 24 airtightly encloses the window portion 23 and is connected to the sensor substrate 31 of the pressure sensor 30.

圧力センサ30は、センサ基板31を備えている。センサ基板31は、例えば、プリント回路基板である。センサ基板31には、厚み方向に貫通する貫通孔31aが形成されている。貫通孔31aは、保持部材24の内側に配置され、窓部23と連通している。また、センサ基板31には、図示しない外部装置(例えば、パーソナルコンピューターや電源装置等)と電気的に接続するための電気コネクタ31bが設けられている。 The pressure sensor 30 includes a sensor substrate 31. The sensor substrate 31 is, for example, a printed circuit board. The sensor substrate 31 has a through-hole 31a that penetrates in the thickness direction. The through-hole 31a is located inside the holding member 24 and communicates with the window portion 23. The sensor substrate 31 is also provided with an electrical connector 31b for electrical connection to an external device (not shown, for example, a personal computer or power supply).

圧力センサ30は、貫通孔31aを介して窓部23と連通するセンサ開口部30aを有する。センサ開口部30a内には、圧力センサ30の感圧部が配置されている。圧力センサ30は、窓部23から出入りする気体による圧力の変化を検出できる圧力センサであればよく、例えば、抵抗膜方式、静電容量方式、圧電素子方式、光学方式、MEMS(Micro Electro-Mechanical System)方式等を採用できる。以下では、圧力センサ30として、絶対圧センサを例示するが、後述する実施形態のように、差圧センサやゲージ圧センサであっても構わない。 The pressure sensor 30 has a sensor opening 30a that communicates with the window portion 23 via a through hole 31a. The pressure-sensitive portion of the pressure sensor 30 is located within the sensor opening 30a. The pressure sensor 30 can be any pressure sensor capable of detecting pressure changes due to gas entering and exiting the window portion 23; for example, resistive, capacitive, piezoelectric, optical, or MEMS (Micro Electro-Mechanical System) types can be used. In the following description, an absolute pressure sensor is used as an example of the pressure sensor 30, but a differential pressure sensor or gauge pressure sensor may also be used, as in the embodiments described later.

続いて、上記構成の流動検知装置1における作用について、図3~図7を参照して説明する。 Next, the operation of the flow detection device 1 with the above configuration will be explained with reference to Figures 3 to 7.

図3は、第1実施形態に係る流動検知装置1において流路10が外力や振動などにより受圧部20に対して上側に変位した様子を示す図である。
図3に示すように、流路10の中心軸O1が、受圧部20の中心軸O2に対して上側に距離D1だけ変位した場合、内層部21の上側は弾性変形して狭くなるが、内層部21の下側は広がるため、内層部21の全体としての断面積は変わらない。つまり、内層部21の容積変動が発生しないため、窓部23からは空気が出入りせず、圧力センサ30は殆ど反応しない。
Figure 3 shows how the flow path 10 is displaced upward relative to the pressure receiving section 20 due to external force, vibration, etc., in the flow detection device 1 according to the first embodiment.
As shown in Figure 3, when the central axis O1 of the flow path 10 is displaced upward by a distance D1 relative to the central axis O2 of the pressure receiving section 20, the upper part of the inner layer 21 elastically deforms and narrows, but the lower part of the inner layer 21 widens, so the overall cross-sectional area of the inner layer 21 does not change. In other words, since no volume change occurs in the inner layer 21, no air enters or leaves the window 23, and the pressure sensor 30 hardly reacts.

図4は、第1実施形態に係る流動検知装置1において流路10が外力や振動などにより受圧部20に対して右側に変位した様子を示す図である。
図4に示すように、流路10の中心軸O1が、受圧部20の中心軸O2に対して右側に距離D2だけ変位した場合、内層部21の右側は弾性変形して狭くなるが、内層部21の左側は広がるため、内層部21の全体としての断面積は変わらない。つまり、内層部21の容積変動が発生しないため、窓部23からは空気が出入りせず、圧力センサ30は殆ど反応しない。なお、流路10が上下左右以外の斜め方向などに変位した場合も同様である。
Figure 4 shows how the flow path 10 is displaced to the right relative to the pressure receiving section 20 due to external force or vibration in the flow detection device 1 according to the first embodiment.
As shown in Figure 4, when the central axis O1 of the flow path 10 is displaced by a distance D2 to the right of the central axis O2 of the pressure receiving section 20, the right side of the inner layer 21 elastically deforms and narrows, but the left side of the inner layer 21 widens, so the overall cross-sectional area of the inner layer 21 remains unchanged. In other words, since no volume change occurs in the inner layer 21, no air enters or exits through the window 23, and the pressure sensor 30 hardly reacts. The same applies when the flow path 10 is displaced in directions other than up, down, left, or right, such as diagonally.

図5は、第1実施形態に係る流動検知装置1において流路10の流壁11が内部を流れる流体の圧力変化によって膨らんだ様子を示す図である。
図5に示すように、流路10の流壁11が内部を流れる流体の圧力変化によって膨らんだ場合、内層部21は圧縮され、その断面積が小さくなる。そうすると、内層部21の連通気泡内の空気が窓部23から押し出され、圧力センサ30がその空気による圧力の変化を検出する。
Figure 5 shows how the flow wall 11 of the flow channel 10 expands due to a pressure change of the fluid flowing inside in the flow detection device 1 according to the first embodiment.
As shown in Figure 5, when the flow wall 11 of the flow path 10 expands due to a pressure change of the fluid flowing inside, the inner layer 21 is compressed, and its cross-sectional area becomes smaller. As a result, the air in the communicating bubbles of the inner layer 21 is pushed out through the window 23, and the pressure sensor 30 detects the pressure change caused by this air.

図6は、第1実施形態に係る流動検知装置1において流路10の流壁11が内部を流れる流体の圧力変化によって縮んだ様子を示す図である。
図6に示すように、流路10の流壁11が内部を流れる流体の圧力変化によって縮んだ場合(図5に示す状態から元の状態に戻った場合)、内層部21は復元変形し、その断面積が元の大きさに戻る。そうすると、窓部23から内層部21内に空気が取り込まれ、圧力センサ30がその空気による圧力の変化を検出する。
Figure 6 shows how the flow wall 11 of the flow path 10 contracts due to a pressure change of the fluid flowing inside in the flow detection device 1 according to the first embodiment.
As shown in Figure 6, when the flow wall 11 of the flow path 10 shrinks due to a pressure change of the fluid flowing inside (returning from the state shown in Figure 5 to its original state), the inner layer 21 deforms to restore its shape, and its cross-sectional area returns to its original size. As a result, air is drawn into the inner layer 21 through the window 23, and the pressure sensor 30 detects the pressure change caused by this air.

図7は、第1実施形態に係る流動検知装置1の出力波形データの一例を示す図である。図7において、縦軸は電圧[V]であり、横軸は時間[sec]である。
図7に示すように、脈動ポンプが作動した初期流動状態では、脈動ポンプによる脈流の影響で流路10の内圧が変化し、流壁11が脈動するため、その脈動に同期した周期的な圧力変化の出力波形データが得られる。
Figure 7 shows an example of output waveform data for the flow detection device 1 according to the first embodiment. In Figure 7, the vertical axis represents voltage [V] and the horizontal axis represents time [sec].
As shown in Figure 7, in the initial flow state when the pulsating pump is activated, the internal pressure of the flow path 10 changes due to the pulsating flow caused by the pulsating pump, and the flow wall 11 pulsates, so output waveform data of periodic pressure changes synchronized with the pulsation is obtained.

一方、流動検知装置1の下流側において流路10に詰まりが発生した場合、詰まり発生直後から流路10の内圧が上昇し、圧力センサ30の出力が上昇すると共に、脈動の振幅が大きくなる。この出力波形データの大きさを見ることにより、流路10の詰まりの有無や流動状態を推定することが可能となる。 On the other hand, if a blockage occurs in the flow path 10 downstream of the flow detection device 1, the internal pressure of the flow path 10 will rise immediately after the blockage occurs, causing the output of the pressure sensor 30 to increase and the amplitude of the pulsation to increase. By observing the magnitude of this output waveform data, it becomes possible to estimate whether or not there is a blockage in the flow path 10 and the flow state.

流動検知装置1は、上述した図3及び図4に示すように、外力や振動によるノイズを排除できるためSN比が向上し、流路10内の流動状態(詰まりなど)による流体の圧力変化に伴う流路10の形状変化を高精度で検出できる。したがって、特に微小流量の流動状態を精度良く検知することが可能になる。 As shown in Figures 3 and 4 above, the flow detection device 1 can eliminate noise caused by external forces and vibrations, thereby improving the signal-to-noise ratio (S/N ratio). This allows for high-precision detection of changes in the shape of the flow path 10 due to fluid pressure changes caused by the flow state (such as blockage) within the flow path 10. Therefore, it becomes possible to accurately detect the flow state, especially at minute flow rates.

以上のように、本実施形態に係る流動検知装置1は、内部を流れる流体の圧力変化によって膨縮する流壁11を有する流路10と、流壁11の周囲の少なくとも一部を覆うと共に流壁11の膨縮に応じて容積変動する内層部21、及び、内層部21よりも変形し難く内層部21を包囲する非通気性の外層部22を有すると共に、外層部22に内層部21の容積変動に伴い内層部21内の空気が出入りする窓部23が設けられた受圧部20と、窓部23に連通する圧力センサ30と、を備える。 As described above, the flow detection device 1 according to this embodiment comprises a flow path 10 having a flow wall 11 that expands and contracts in response to pressure changes of the fluid flowing inside; an inner layer 21 that covers at least a portion of the periphery of the flow wall 11 and whose volume fluctuates in accordance with the expansion and contraction of the flow wall 11; and a pressure receiving unit 20 having a non-permeable outer layer 22 that is less deformable than the inner layer 21 and surrounds the inner layer 21, with a window 23 provided in the outer layer 22 through which air from inside the inner layer 21 enters and exits in accordance with the volume fluctuations of the inner layer 21; and a pressure sensor 30 communicating with the window 23.

この流動検知装置1によれば、内部を流れる流体の圧力変化によって流路10の流壁11が膨縮すると、当該流壁11の周囲の少なくとも一部を覆う受圧部20の内層部21が容積変動し、当該内層部21を覆う非通気性の外層部22に設けられた窓部23から空気が出入りする。そして、窓部23から出入りする空気による圧力の変化を圧力センサ30が検出する。ここで、外層部22の方が、内層部21よりも変形し難いため、外層部22の変形によって圧力が逃げなくなる。
一方で、流路10が外部から外力を受けたり、振動している場合、それのみでは流壁11は膨縮しないため、受圧部20の内層部21は容積変動せず、圧力センサ30は殆ど反応しない。
よって、本態様に係る流動検知装置1によれば、流路10に対する外力や振動などの影響を減少させ、流体の圧力変化に伴う流路10の形状変化を検知できる。
According to this flow detection device 1, when the flow wall 11 of the flow path 10 expands or contracts due to pressure changes of the fluid flowing inside, the volume of the inner layer 21 of the pressure receiving section 20, which covers at least a part of the periphery of the flow wall 11, changes, and air enters and exits through the window 23 provided in the non-permeable outer layer 22 that covers the inner layer 21. The pressure sensor 30 then detects the pressure change caused by the air entering and exiting through the window 23. Here, since the outer layer 22 is less prone to deformation than the inner layer 21, the pressure cannot escape due to the deformation of the outer layer 22.
On the other hand, if the flow path 10 is subjected to external force or vibration, the flow wall 11 will not expand or contract by itself, so the volume of the inner layer 21 of the pressure receiving section 20 will not change, and the pressure sensor 30 will hardly react.
Therefore, the fluid detection device 1 according to this embodiment can reduce the influence of external forces and vibrations on the flow path 10 and detect changes in the shape of the flow path 10 due to changes in fluid pressure.

また、本実施形態の流動検知装置1において、圧力センサ30は、窓部23から出入りする空気による絶対圧の変化を検出する絶対圧センサである。この構成によれば、窓部23から出入りする気体による絶対圧の変化によって、流路10の形状変化を検知できる。 Furthermore, in the flow detection device 1 of this embodiment, the pressure sensor 30 is an absolute pressure sensor that detects changes in absolute pressure due to air entering and exiting the window 23. With this configuration, changes in the absolute pressure due to gas entering and exiting the window 23 can be used to detect changes in the shape of the flow path 10.

また、本実施形態の流動検知装置1において、内層部21は、流壁11よりも軟質である。この構成によれば、例えば、上述した図5に示すように、流壁11が膨張する場合、流体の内圧によって流壁11が厚み方向において潰れきる前に、流壁11より軟質の内層部21が潰れはじめるため、内層部21の容積変動の応答性が良くなり、流体の圧力変化に伴う流路10の形状変化を感度良く検知することができる。 Furthermore, in the flow detection device 1 of this embodiment, the inner layer 21 is softer than the flow wall 11. With this configuration, for example, as shown in Figure 5 above, when the flow wall 11 expands, the softer inner layer 21 begins to collapse before the flow wall 11 is completely collapsed in the thickness direction due to the internal fluid pressure. This improves the responsiveness of the volume fluctuations of the inner layer 21, allowing for sensitive detection of changes in the shape of the flow path 10 due to fluid pressure changes.

また、本実施形態の流動検知装置1において、内層部21は、連通気泡を有する弾性体によって形成されている。この構成によれば、内層部21が流路10の流壁11を弾性的に支えることができる。また、流壁11が膨縮した場合は、内層部21がその膨縮に応じて弾性変形できる。さらに、内層部21の弾性変形によって、流路10の振動を減衰させることができる。 Furthermore, in the flow detection device 1 of this embodiment, the inner layer 21 is formed of an elastic body having communicating bubbles. This configuration allows the inner layer 21 to elastically support the flow wall 11 of the flow channel 10. Also, when the flow wall 11 expands or contracts, the inner layer 21 can elastically deform in accordance with that expansion or contraction. Moreover, the elastic deformation of the inner layer 21 can dampen vibrations in the flow channel 10.

また、本実施形態の流動検知装置1において、弾性体は、発泡性樹脂である。この構成によれば、受圧部20の内層部21を低コストで作成できる。 Furthermore, in the flow detection device 1 of this embodiment, the elastic body is made of foamed resin. This configuration allows for the low-cost production of the inner layer 21 of the pressure-receiving section 20.

(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the following description, components identical or equivalent to those in the above-described embodiment will be denoted by the same reference numerals, and their descriptions will be simplified or omitted.

図8は、第2実施形態に係る流動検知装置1の断面構成図である。
図8に示すように、第2実施形態の流動検知装置1は、受圧部20を流壁11に押さえ付ける押圧部材50を備えている。押圧部材50は、一対の押圧片51を備えている。
Figure 8 is a cross-sectional view of the flow detection device 1 according to the second embodiment.
As shown in Figure 8, the flow detection device 1 of the second embodiment includes a pressing member 50 that presses the pressure receiving section 20 against the flow wall 11. The pressing member 50 includes a pair of pressing pieces 51.

押圧片51は、固定部51aと、可動部51bと、蝶番51cと、被締結部51dと、を備えている。固定部51aは、保持部材24の外側において、センサ基板31に固定されている。可動部51bは、固定部51aの上端部に蝶番51cを介して連結されている。可動部51bは、受圧部20の外周面と同一若しくは略同一の曲率の円弧形状を有している。 The pressing piece 51 comprises a fixed portion 51a, a movable portion 51b, a hinge 51c, and a fastened portion 51d. The fixed portion 51a is fixed to the sensor substrate 31 on the outside of the holding member 24. The movable portion 51b is connected to the upper end of the fixed portion 51a via the hinge 51c. The movable portion 51b has an arc shape with the same or approximately the same curvature as the outer circumferential surface of the pressure-receiving portion 20.

被締結部51dは、可動部51bの上端部に設けられ、他方の押圧片51の被締結部51dに対し、ボルト52及びナット53を介して締結されている。ボルト52及びナット53は、一対の押圧片51が受圧部20を押え付ける加圧の大きさを調整できるようになっている。なお、ボルト52及びナット53以外の構成で、一対の押圧片51を固定してもよい。例えば、爪を使用したロック構造(スナップフィット等)で、一対の押圧片51を固定してもよい。 The fastened portion 51d is provided at the upper end of the movable portion 51b and is fastened to the fastened portion 51d of the other pressing piece 51 via a bolt 52 and a nut 53. The bolt 52 and nut 53 are configured to adjust the magnitude of the pressure applied by the pair of pressing pieces 51 against the pressure receiving portion 20. Note that the pair of pressing pieces 51 may be fixed using a configuration other than the bolt 52 and nut 53. For example, the pair of pressing pieces 51 may be fixed using a locking structure with claws (such as a snap-fit).

上記構成の第2実施形態によれば、受圧部20を流壁11に押さえ付ける押圧部材50を備えているので、受圧部20の内層部21が流壁11に密着し、流壁11の膨縮に伴う内層部21の容積変動の応答性が良くなり、流体の圧力変化に伴う流路10の形状変化を感度良く検知することができる。 According to the second embodiment of the above configuration, since the pressure-receiving portion 20 is provided with a pressing member 50 that presses it against the flow wall 11, the inner layer 21 of the pressure-receiving portion 20 adheres closely to the flow wall 11, improving the responsiveness of the volume change of the inner layer 21 due to the expansion and contraction of the flow wall 11, and enabling sensitive detection of changes in the shape of the flow path 10 due to changes in fluid pressure.

また、受圧部20は、押圧部材50によって外形の変位が抑制されるため、内層部21において流体の圧力変化に伴う流路10の形状変化(膨張・収縮)をダイレクトに検知し易くなる。さらに、ボルト52及びナット53で押圧部材50の締め付け具合を最適化することができるので、受圧部20の内径のばらつきを吸収できる。さらに、受圧部20が露出していないので、受圧部20に直接作用する外力によるノイズを回避できる。 Furthermore, since the displacement of the outer shape of the pressure-receiving section 20 is suppressed by the pressing member 50, it becomes easier to directly detect changes in the shape of the flow path 10 (expansion and contraction) due to changes in fluid pressure in the inner layer 21. Moreover, since the tightening of the pressing member 50 can be optimized with the bolts 52 and nuts 53, variations in the inner diameter of the pressure-receiving section 20 can be absorbed. Additionally, since the pressure-receiving section 20 is not exposed, noise caused by external forces directly acting on the pressure-receiving section 20 can be avoided.

(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。
(Third Embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described. In the following description, components identical or equivalent to those in the above-described embodiments will be denoted by the same reference numerals, and their descriptions will be simplified or omitted.

図9は、第3実施形態に係る流動検知装置1の断面構成図である。
図9に示すように、第3実施形態の受圧部20は、流壁11を囲う筒状部20Aに、流壁11から脱着可能な流路10の長手方向に延びるスリット20Bが形成されている。
Figure 9 is a cross-sectional view of the flow detection device 1 according to the third embodiment.
As shown in Figure 9, the pressure receiving section 20 of the third embodiment has a cylindrical section 20A surrounding the flow wall 11, and a slit 20B extending in the longitudinal direction of the flow path 10 that is detachable from the flow wall 11 is formed therein.

すなわち、第3実施形態の受圧部20の筒状部20Aは、筒状部20Aの周方向の一部が、流路10の長手方向に沿って端から端まで割れている。なお、スリット20Bの内壁面は、非通気性の外層部22で覆われている。第3実施形態の受圧部20は、スリット20Bを除き、流壁11の周囲の略全体を覆っている。 In other words, in the third embodiment, the cylindrical portion 20A of the pressure-receiving section 20 has a circumferential portion of the cylindrical portion 20A split from end to end along the longitudinal direction of the flow path 10. The inner wall surface of the slit 20B is covered with a non-permeable outer layer 22. In the third embodiment, the pressure-receiving section 20, excluding the slit 20B, covers substantially the entire periphery of the flow wall 11.

また、第3実施形態では、一対の押圧片51の間に、スペーサ54が挟み込まれている。スペーサ54は、例えば、ボルト52が挿通可能な孔部が形成され、スペーサ54の厚みを変えることで、押圧部材50による受圧部20に対する加圧の大きさを調整し、固定できるようになっている。 Furthermore, in the third embodiment, a spacer 54 is sandwiched between a pair of pressing pieces 51. The spacer 54 has, for example, a hole through which a bolt 52 can be inserted. By changing the thickness of the spacer 54, the magnitude of the pressure applied to the pressure-receiving portion 20 by the pressing member 50 can be adjusted and fixed.

上記構成の第3実施形態によれば、受圧部20は、流壁11を囲う筒状部20Aを備え、筒状部20Aには、流壁11から脱着可能な流路10の長手方向に延びるスリット20Bが形成されているため、流壁11に対する受圧部20の設置が容易になる。すなわち、受圧部20が割れているので、流壁11の上から被せる形で受圧部20を取り付けることができる。つまり、流路10の端部から受圧部20を取り付ける手間が解消される。 According to the third embodiment of the above configuration, the pressure-receiving section 20 includes a cylindrical section 20A surrounding the flow wall 11. The cylindrical section 20A has a slit 20B extending in the longitudinal direction of the flow path 10, which is detachable from the flow wall 11. Therefore, installation of the pressure-receiving section 20 on the flow wall 11 becomes easier. That is, because the pressure-receiving section 20 is split, it can be attached by covering the flow wall 11 from above. In other words, the effort of attaching the pressure-receiving section 20 from the end of the flow path 10 is eliminated.

また、第3実施形態では、一対の押圧片51の間に、スペーサ54が挟み込まれているため、押圧部材50による受圧部20に対する加圧の大きさを調整し易くなる。 Furthermore, in the third embodiment, since a spacer 54 is sandwiched between the pair of pressing pieces 51, it becomes easier to adjust the magnitude of the pressure applied to the pressure-receiving portion 20 by the pressing member 50.

(第4実施形態)
次に、本発明の第4実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。
(Fourth Embodiment)
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. In the following description, components identical or equivalent to those in the above-described embodiments will be denoted by the same reference numerals, and their descriptions will be simplified or omitted.

図10は、第4実施形態に係る流動検知装置1の断面構成図である。
図10に示すように、第4実施形態の流動検知装置1は、受圧部20及び圧力センサ30を含む複数の流動検知ユニット2を備え、これら複数の流動検知ユニット2によって流壁11の周囲を取り囲んでいる。なお、図10に示す例では、流動検知装置1は、2つの流動検知ユニット2を備えているが、3つ以上の流動検知ユニット2を備えていても構わない。
Figure 10 is a cross-sectional view of the flow detection device 1 according to the fourth embodiment.
As shown in Figure 10, the flow detection device 1 of the fourth embodiment includes a plurality of flow detection units 2, each including a pressure receiving unit 20 and a pressure sensor 30, and these plurality of flow detection units 2 surround the flow wall 11. In the example shown in Figure 10, the flow detection device 1 includes two flow detection units 2, but it may also include three or more flow detection units 2.

流動検知装置1は、流路10を挟んで対向配置された第1流動検知ユニット2A及び第2流動検知ユニット2Bを備えている。第1流動検知ユニット2A及び第2流動検知ユニット2Bは、半円弧状の受圧部20と、圧力センサ30と、上述した押圧部材50を構成するカップリング55と、をそれぞれ備えている。 The flow detection device 1 comprises a first flow detection unit 2A and a second flow detection unit 2B, which are arranged opposite each other across the flow path 10. The first flow detection unit 2A and the second flow detection unit 2B each include a semi-circular pressure receiving section 20, a pressure sensor 30, and a coupling 55 that constitutes the aforementioned pressing member 50.

半円弧状の受圧部20は、流路10を挟んで対向配置され、流壁11の周囲の少なくとも一部(第4実施形態では略全周)を覆っている。カップリング55は、受圧部20の外周面と同一若しくは略同一の曲率の半円弧形状を有している。第1流動検知ユニット2Aと第2流動検知ユニット2Bのカップリング55は、スペーサ54を挟みボルト52及びナット53を介して締結され、受圧部20を押え付ける加圧の大きさを調整できるようになっている。 The semicircular pressure-receiving sections 20 are positioned opposite each other across the flow path 10 and cover at least a portion (approximately the entire circumference in the fourth embodiment) of the flow wall 11. The coupling 55 has a semicircular shape with the same or approximately the same curvature as the outer surface of the pressure-receiving section 20. The coupling 55 of the first flow detection unit 2A and the second flow detection unit 2B is fastened via bolts 52 and nuts 53 with a spacer 54 in between, allowing adjustment of the amount of pressure applied to hold down the pressure-receiving section 20.

流動検知装置1は、第1流動検知ユニット2A及び第2流動検知ユニット2Bのそれぞれの圧力センサ30から出力される信号を処理する信号処理回路70を備えている。信号処理回路70は、例えば、第1流動検知ユニット2A及び第2流動検知ユニット2Bの圧力センサ30から出力される信号を加算し、流路10の振動ノイズ(上述した図3や図4に示す流路10の振動に伴うノイズ)を相殺する。 The flow detection device 1 includes a signal processing circuit 70 that processes the signals output from the pressure sensors 30 of the first flow detection unit 2A and the second flow detection unit 2B. For example, the signal processing circuit 70 adds the signals output from the pressure sensors 30 of the first flow detection unit 2A and the second flow detection unit 2B to cancel out vibration noise in the flow path 10 (noise associated with vibrations in the flow path 10 as shown in Figures 3 and 4 above).

上記構成の第4実施形態によれば、図10に示すように、流壁11の周囲が、受圧部20及び圧力センサ30を含む複数の流動検知ユニット2によって囲まれている。このように、流壁11の周囲を複数の流動検知ユニット2によって取り囲むことで、流動検知ユニット2の一つ当たりの受圧部20の内層部21の容積が少なくて済む。そうすると、流壁11の膨縮に伴う内層部21の容積変動の応答性が良くなり、流体の圧力変化に伴う流路10の形状変化を感度良く検知することができる。 According to the fourth embodiment of the above configuration, as shown in Figure 10, the flow wall 11 is surrounded by a plurality of flow detection units 2, including a pressure receiving section 20 and a pressure sensor 30. By surrounding the flow wall 11 with multiple flow detection units 2 in this way, the volume of the inner layer 21 of the pressure receiving section 20 per flow detection unit 2 can be reduced. This improves the responsiveness of the volume fluctuations of the inner layer 21 due to the expansion and contraction of the flow wall 11, allowing for sensitive detection of changes in the shape of the flow path 10 due to changes in fluid pressure.

また、複数の流動検知ユニット2は、流路10を挟んで対向配置された第1流動検知ユニット2A及び第2流動検知ユニット2Bを含み、第1流動検知ユニット2A及び第2流動検知ユニット2Bの圧力センサ30から出力される信号を加算し、流路10の振動ノイズを相殺する信号処理回路70を備える。この構成によれば、複数の流動検知ユニット2に分けた結果、流路10の振動ノイズを拾ってしまった場合であっても、流路10を挟んで対向配置された第1流動検知ユニット2A及び第2流動検知ユニット2Bの圧力センサ30から出力される信号を加算することで、流路10の振動ノイズを相殺し、流体の圧力変化に伴う流路10の形状変化を高精度に検知できる。 Furthermore, the multiple flow detection units 2 include a first flow detection unit 2A and a second flow detection unit 2B, which are positioned opposite each other across the flow path 10. The unit includes a signal processing circuit 70 that adds the signals output from the pressure sensors 30 of the first flow detection unit 2A and the second flow detection unit 2B to cancel out vibration noise in the flow path 10. With this configuration, even if vibration noise from the flow path 10 is picked up as a result of dividing the system into multiple flow detection units 2, the vibration noise can be canceled out by adding the signals output from the pressure sensors 30 of the first flow detection unit 2A and the second flow detection unit 2B, which are positioned opposite each other across the flow path 10. This allows for highly accurate detection of changes in the shape of the flow path 10 due to changes in fluid pressure.

(第5実施形態)
次に、本発明の第5実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。
(Fifth Embodiment)
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described. In the following description, components identical or equivalent to those in the above-described embodiments will be denoted by the same reference numerals, and their descriptions will be simplified or omitted.

図11は、第5実施形態に係る流動検知装置1の断面構成図である。
図11に示すように、第5実施形態の流動検知装置1は、圧力センサ30として、基準圧との差圧を検出する差圧センサを備えている。
Figure 11 is a cross-sectional view of the flow detection device 1 according to the fifth embodiment.
As shown in Figure 11, the flow detection device 1 of the fifth embodiment is equipped with a differential pressure sensor 30 that detects the differential pressure with respect to a reference pressure.

圧力センサ30は、基準圧を検出する第2のセンサ開口部30bと、第2のセンサ開口部30bを囲うキャビティ筐体35と、を備えている。第2のセンサ開口部30b内には、圧力センサ30の第2の感圧部が配置されている。なお、この場合、上述した窓部23に連通するセンサ開口部30aを「第1のセンサ開口部」と称してもよい。また、センサ開口部30a内の感圧部を「第1の感圧部」と称してもよい。 The pressure sensor 30 comprises a second sensor opening 30b for detecting a reference pressure and a cavity housing 35 surrounding the second sensor opening 30b. The second pressure-sensitive element of the pressure sensor 30 is located within the second sensor opening 30b. In this case, the sensor opening 30a communicating with the aforementioned window 23 may be referred to as the "first sensor opening." Furthermore, the pressure-sensitive element within the sensor opening 30a may be referred to as the "first pressure-sensitive element."

キャビティ筐体35は、有底筒状に形成され、内部空間が圧力センサ30の第2のセンサ開口部30bに連通するように接続されている。キャビティ筐体35は、圧力センサ30の基準圧となる第1空気室30Aを形成している。第1空気室30Aは、気密室が望ましい。圧力センサ30は、第1空気室30Aと第2空気室30Bとの差圧を検出する。なお、第2空気室30Bとは、窓部23に連通する、保持部材24の内側、貫通孔31a、及びセンサ開口部30aを含む空間を言う。 The cavity housing 35 is formed in a bottomed cylindrical shape, and its internal space is connected to the second sensor opening 30b of the pressure sensor 30. The cavity housing 35 forms a first air chamber 30A, which serves as the reference pressure for the pressure sensor 30. The first air chamber 30A is preferably an airtight chamber. The pressure sensor 30 detects the differential pressure between the first air chamber 30A and the second air chamber 30B. The second air chamber 30B refers to the space inside the retaining member 24, the through hole 31a, and the sensor opening 30a, which communicates with the window portion 23.

上記構成の第5実施形態によれば、圧力センサ30は、窓部23に連通するセンサ開口部30a(第1のセンサ開口部)と、窓部23に非連通の第1空気室30A(空気室)に連通する第2のセンサ開口部と、を有し、第1空気室30Aの圧力を基準圧とし、窓部23から出入りする空気による圧力との差圧の変化を検出する差圧センサである。この構成によれば、窓部23から出入りする気体による差圧の変化によって、流路10の形状変化を検知できる。 According to the fifth embodiment of the above configuration, the pressure sensor 30 has a sensor opening 30a (first sensor opening) communicating with the window portion 23, and a second sensor opening communicating with the first air chamber 30A (air chamber) which is not communicating with the window portion 23. The pressure in the first air chamber 30A is used as the reference pressure, and the differential pressure sensor detects changes in the pressure difference between this reference pressure and the pressure caused by the air entering and exiting the window portion 23. With this configuration, changes in the shape of the flow path 10 can be detected by changes in the differential pressure caused by the gas entering and exiting the window portion 23.

(第6実施形態)
次に、本発明の第6実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。
(Sixth Embodiment)
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described. In the following description, components identical or equivalent to those in the above-described embodiments will be denoted by the same reference numerals, and their descriptions will be simplified or omitted.

図12は、第6実施形態に係る流動検知装置1の断面構成図である。
図12に示すように、第6実施形態の流動検知装置1は、圧力センサ30として、ゲージ圧を検出するゲージ圧センサを備えている。
Figure 12 is a cross-sectional view of the flow detection device 1 according to the sixth embodiment.
As shown in Figure 12, the flow detection device 1 of the sixth embodiment is equipped with a gauge pressure sensor as the pressure sensor 30 for detecting gauge pressure.

圧力センサ30は、大気圧を検出する第2のセンサ開口部30bを備えている。つまり、第6実施形態では、第2のセンサ開口部30bに上述したキャビティ筐体35が接続されておらず、第1空気室30Aが大気開放されている。例えば流動検知装置1が外気の影響が殆ど無い空間に配置される場合には、キャビティ筐体35は無くても構わない。 The pressure sensor 30 is equipped with a second sensor opening 30b for detecting atmospheric pressure. In other words, in the sixth embodiment, the cavity housing 35 described above is not connected to the second sensor opening 30b, and the first air chamber 30A is open to the atmosphere. For example, if the flow detection device 1 is placed in a space with little influence from the outside air, the cavity housing 35 may be omitted.

上記構成の第6実施形態によれば、圧力センサ30は、ゲージ圧によって、窓部23から出入りする空気による圧力の変化を検出する。これにより、流体の圧力変化に伴う流路10の形状変化を検知できる。なお、大気圧には揺らぎや高低差による影響があるため、流路10の形状変化を高感度に検知するためには、第1~第4実施形態に例示した絶対圧センサや、第5実施形態に例示した差圧センサが好ましい。 According to the sixth embodiment of the above configuration, the pressure sensor 30 detects pressure changes due to air entering and exiting the window 23 using gauge pressure. This allows detection of changes in the shape of the flow path 10 due to fluid pressure changes. Since atmospheric pressure is affected by fluctuations and elevation differences, an absolute pressure sensor as exemplified in the first to fourth embodiments or a differential pressure sensor as exemplified in the fifth embodiment is preferred for highly sensitive detection of changes in the shape of the flow path 10.

以上、本開示の好ましい実施形態を記載し説明してきたが、これらは本開示の例示的なものであり、限定するものとして考慮されるべきではないことを理解すべきである。追加、省略、置換、およびその他の変更は、本開示の範囲から逸脱することなく行うことができる。従って、本開示は、前述の説明によって限定されていると見なされるべきではなく、特許請求の範囲によって制限されている。 While preferred embodiments of this disclosure have been described and explained above, it should be understood that these are illustrative examples of the disclosure and should not be considered limiting. Additions, omissions, substitutions, and other modifications can be made without departing from the scope of this disclosure. Therefore, this disclosure should not be considered limited by the foregoing description, but rather limited by the claims.

1…流動検知装置
2…流動検知ユニット
2A…第1流動検知ユニット
2B…第2流動検知ユニット
10…流路
11…流壁
20…受圧部
20A…筒状部
20B…スリット
21…内層部
22…外層部
23…窓部
30…圧力センサ
30A…第1空気室(空気室)
30B…第2空気室
30a…センサ開口部(第1のセンサ開口部)
30b…第2のセンサ開口部
35…キャビティ筐体
50…押圧部材
70…信号処理回路
1...Flow detection device 2...Flow detection unit 2A...First flow detection unit 2B...Second flow detection unit 10...Flow path 11...Flow wall 20...Pressure receiving section 20A...Cylindrical section 20B...Slit 21...Inner layer section 22...Outer layer section 23...Window section 30...Pressure sensor 30A...First air chamber (air chamber)
30B...Second air chamber 30a...Sensor opening (first sensor opening)
30b...Second sensor opening 35...Cavity housing 50...Pressing member 70...Signal processing circuit

Claims (10)

内部を流れる流体の圧力変化によって膨縮する流壁を有する流路と、
前記流壁の周囲の少なくとも一部を覆うと共に前記流壁の膨縮に応じて容積変動する内層部、及び、前記内層部よりも変形し難く前記内層部を包囲する非通気性の外層部を有すると共に、前記外層部に前記内層部の容積変動に伴い前記内層部内の気体が出入りする窓部が設けられた受圧部と、
前記窓部に連通する圧力センサと、を備える、ことを特徴とする流動検知装置。
A flow channel having a flow wall that expands and contracts due to pressure changes of the fluid flowing inside,
A pressure receiving section having an inner layer that covers at least a portion of the periphery of the flow wall and whose volume changes in accordance with the expansion and contraction of the flow wall, and a non-permeable outer layer that is less deformable than the inner layer and surrounds the inner layer, and the outer layer is provided with a window through which gas in the inner layer enters and exits as the volume of the inner layer changes,
A flow detection device characterized by comprising a pressure sensor communicating with the aforementioned window portion.
前記圧力センサは、前記窓部から出入りする前記気体による絶対圧の変化を検出する絶対圧センサである、ことを特徴とする請求項1に記載の流動検知装置。 The flow detection device according to claim 1, characterized in that the pressure sensor is an absolute pressure sensor that detects changes in absolute pressure due to the gas entering and exiting the window. 前記圧力センサは、前記窓部に連通する第1のセンサ開口部と、前記窓部に非連通の空気室に連通する第2のセンサ開口部と、を有し、前記空気室の圧力を基準圧とし、前記窓部から出入りする前記気体による圧力との差圧の変化を検出する差圧センサである、ことを特徴とする請求項1に記載の流動検知装置。 The flow detection device according to claim 1, characterized in that the pressure sensor has a first sensor opening communicating with the window portion and a second sensor opening communicating with an air chamber not communicating with the window portion, and is a differential pressure sensor that uses the pressure in the air chamber as a reference pressure and detects changes in the differential pressure between that and the pressure due to the gas entering and leaving the window portion. 前記内層部は、前記流壁よりも軟質である、ことを特徴とする請求項1に記載の流動検知装置。 The flow detection device according to claim 1, characterized in that the inner layer is softer than the flow wall. 前記内層部は、連通気泡を有する弾性体によって形成されている、ことを特徴とする請求項1~4のいずれか一項に記載の流動検知装置。 The flow detection device according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the inner layer is formed of an elastic body having interconnected air bubbles. 前記弾性体は、発泡性樹脂である、ことを特徴とする請求項5に記載の流動検知装置。 The flow detection device according to claim 5, characterized in that the elastic body is a foamed resin. 前記受圧部を前記流壁に押さえ付ける押圧部材を備える、ことを特徴とする請求項1~4のいずれか一項に記載の流動検知装置。 The flow detection device according to any one of claims 1 to 4, characterized in that it comprises a pressing member that presses the pressure-receiving portion against the flow wall. 前記受圧部は、前記流壁を囲う筒状部を備え、
前記筒状部には、前記流路の長手方向に延びるスリットが形成されている、ことを特徴とする請求項1~4のいずれか一項に記載の流動検知装置。
The pressure receiving section includes a cylindrical portion that surrounds the flow wall,
The flow detection device according to any one of claims 1 to 4, characterized in that a slit extending in the longitudinal direction of the flow path is formed in the cylindrical portion.
前記流壁の周囲が、前記受圧部及び前記圧力センサを含む複数の流動検知ユニットによって囲まれている、ことを特徴とする請求項1~4のいずれか一項に記載の流動検知装置。 The flow detection device according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the periphery of the flow wall is surrounded by a plurality of flow detection units, including the pressure receiving section and the pressure sensor. 前記複数の流動検知ユニットは、前記流路を挟んで対向配置された第1流動検知ユニット及び第2流動検知ユニットを含み、
前記第1流動検知ユニット及び前記第2流動検知ユニットの前記圧力センサから出力される信号を加算し、前記流路の振動ノイズを相殺する信号処理回路を備える、ことを特徴とする請求項9に記載の流動検知装置。
The plurality of flow detection units include a first flow detection unit and a second flow detection unit arranged opposite each other across the flow path,
The flow detection device according to claim 9, further comprising a signal processing circuit that adds the signals output from the pressure sensors of the first flow detection unit and the second flow detection unit and cancels out vibration noise in the flow path.
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