JPH0552609A - フルイデイツク流量計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 バイパス流路、切換え弁構造等を要しない簡
単な構造にして、圧力損失を増大させることなく、測定
流量範囲を広げて家庭用ガスメータ等としての使用を可
能にすること。 【構成】 流路縮小部４、ジェットノズル５、流路拡大
部６、誘振子７及びエンドブロック９を備えた複数個の
測定部Ａ，Ｂ，Ｃを、共通な流入管１から導入される流
体の流動方向に対して並列に配設することにより、各測
定部Ａ，Ｂ，Ｃのジェットノズル５Ａ，５Ｂ，５Ｃの開
口幅を低流量でも十分に振動し得る幅に形成しても、圧
力損失を左右するジェットノズルの開口幅はこれらのジ
ェットノズル５Ａ，５Ｂ，５Ｃの開口幅の合計となるた
め、圧力損失を増大させることなく、低流量から大流量
まで測定範囲を広げることができるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、気体や液体の流量の計
測に用いられるフルイディック流量計に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の膜式ガスメータに代るものとして
開発されている、フルイディック発振を利用したフルイ
ディック流量計は、小型で可動部がないので、耐久性に
優れていることから、各方面でその研究・改良が進めら
れている。さらに、従来からのガス流量計は、取付けに
関して立上り面積を要することや都市美観の上からも小
型にして取付けに際して方向性を問わないものが望まれ
る。このような観点から、フルイディック流量計におい
てその特徴を活かした小型で性能のよいものが望まれて
いる。

【０００３】フルイディック流量計は、一般の教科書に
も説明されているように、流れが自己を制御するように
働くことで振動を起こすことに着目し、その振動数が流
量に比例することを利用したものである。このようなフ
ルイディック流量計は、例えば特開昭６３−１３９２１
３号公報、特開昭６３−１３９２１４号公報などにも示
されているが、その基本的構成及び作用を図７を参照し
て説明する。

【０００４】流入管１から排出管２を結ぶ経路上に、セ
ットリングスペース３、流路縮小部４、ジェットノズル
５、流路拡大部６を順に設け、かつ、流路拡大部６中に
誘振子７とサイドブロック８とエンドブロック９とを備
えて構成されている。ここに、このようなフルイディッ
ク流量計は、ジェットノズル５と誘振子７とを結ぶ直線
に対して線対称な形状とされている。エンドブロック９
にはサイドブロック８を覆うような状態で流路上流側に
向かって延ばした壁９ａ，９ｂを両側に有する。また、
このエンドブロック９の背後は、排出空間１０とされて
いる。

【０００５】まず、流路上流側からの管状の流れはセッ
トリングスペース３で２次元的な流れに整流され、流路
縮小部４によりさらに整流されて円滑にジェットノズル
５に向かう。そして、ジェットノズル５で整流されたジ
ェット流は、誘振子７に当たることにより左右に分れる
が、エンドブロック９に至るまでの流路拡大部６の空間
において、ある流量を越えると誘振子７の背後にできる
渦の不安定性によって、左又は右に偏った流れを形成す
る。そのため、エンドブロック９にぶつかった流れは、
エンドブロック９前面に沿い、さらにサイドブロック８
周りに沿ってジェットノズル５の出口に達し、ジェット
流に直角的にぶつかる。このため、その脇から帰還した
流れによってジェット流の方向を最初の偏流とは反対方
向に偏らせる。これにより、反対側では再び同様のこと
が起こり、結果としてジェットノズル５を出る流れは規
則的に交互に流れの方向を変化させる。この規則的に方
向を変化させる振動の周波数は、流量の増加に対して直
線的に増加する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このようなフ
ルイディック流量計の場合、振動数が流量にほぼ比例す
るものの、その直線的に変化する範囲は、リットル／時
間当たり、１５０〜３０００であり、例えば家庭用ガス
メータとして使用し得る範囲とはなっておらず、圧力損
失が測定最大流量において家庭用ガスメータとして使用
できるレベルではない。

【０００７】即ち、流量が同じであればジェットノズル
５から流れる流体の速度はジェットノズル５の開口幅が
狭い程速くなるので、低流量まで振動を起こさせようと
する場合にはジェットノズル５の開口幅を狭くすればよ
いが、大流量の場合に圧力損失が増大してガスメータと
しては使用できなくなってしまう。かといって、逆に、
ジェットノズル５の開口幅を広げると圧力損失が減少す
るものの、低流量では振動しなくなってしまう。

【０００８】このようなことから、例えば特開昭６１−
７７７１７号公報にはジェットノズルに主噴射口とその
両側に副噴射口とを形成し、流量に応じて副噴射口側を
開閉させることで実質的にジェットノズルの開口幅を変
化させ、低流量から大流量に対処し得るようにしたもの
が示されている。

【０００９】また、特開昭６１−２２３５１７号公報、
特開昭６２−２１０１９号公報、特開昭６２−１０２１
１９号公報、特開昭６２−１７５６１９号公報、特開昭
６３−１４０９１６号公報等によれば、流路縮小部、ジ
ェットノズル、流路拡大部、誘振子、エンドブロック等
の要素により形成された測定部を複数個設け、各測定部
でジェットノズルの開口幅を異ならせて、これらの測定
部を流動方向に直列配列させたものが示されている。こ
れにより、低流量時であれば開口幅の狭いジェットノズ
ルを有する測定部で測定し、大流量時であれば開口幅の
広いジェットノズルを有する測定部で測定するようにし
たものである。

【００１０】しかし、このようなジェットノズルの開口
幅の可変構造、複数測定部の直列配設構造による場合、
低流量時と大流量時との切換え弁、バイパス流路を要す
る等、構造が複雑となる。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、整流用の流路縮小部とジェットノズルと流路拡大部
とを流動方向に順に設け、前記流路拡大部中のジェット
ノズル対向位置に偏流を起こさせる誘振子を設け、この
流路拡大部中の前記誘振子の背後で排出管に至るまでの
位置に帰還流路形成用のエンドブロックを設けて測定部
を形成し、複数個の測定部を共通な流入管から導入され
る流体の流動方向に対して並列に配設した。

【００１２】この際、請求項２記載の発明では、各測定
部を、自己のジェットノズルと誘振子とを結ぶ直線に対
して非対称形状に形成した。

【００１３】また、請求項３記載の発明では、各測定部
のジェットノズルの開口幅を、流入管から離れるほど広
がる順序で異ならせた。

【００１４】一方、請求項４記載の発明では、整流用の
流路縮小部とジェットノズルと流路拡大部とを流動方向
に順に設け、前記流路拡大部中で排出管に至るまでの位
置に帰還流路形成用のエンドブロックを設けて前記ジェ
ットノズルからの流動方向に対して並列方向に複数の分
割流路拡大部を連通させて対称に形成し、これらの分割
流路拡大部中で偏流を起こさせる複数の誘振子を対称位
置に設けて複数個の測定部を並列に形成した。

【００１５】

【作用】請求項１記載の発明によれば、各測定部のジェ
ットノズルの開口幅を低流量でも十分に振動し得る幅に
した場合、大流量に対して個々のジェットノズルでは圧
力損失が高くなり過ぎるが、これらのジェットノズルが
流動方向に対して並列に配設されているので、圧力損失
を左右するジェットノズルの開口幅はこれらのジェット
ノズルの開口幅の合計となるため圧力損失は十分低くな
る。よって、圧力損失を増大させることなく、家庭用ガ
スメータ等として使用可能な状態に測定流量範囲を広げ
ることができる。そのための構造としても複数の測定部
の並列配設構造で済み、バイパス流路、切換え弁構造等
を要しない簡単なものとなる。

【００１６】この際、請求項２記載の発明によれば、各
測定部を、自己のジェットノズルと誘振子とを結ぶ直線
に対して非対称形状に形成したので、直線に対して片方
を小さめとすることにより、多段構造においてもより省
スペース化を図れるものとなる。

【００１７】また、請求項３記載の発明によれば、各測
定部のジェットノズルの開口幅を共通な流入管から離れ
るほど広がる順序で異ならせたので、流入管に最も近い
ジェットノズルの開口幅をより狭くすることで、より低
流量まで振動させて測定することができ、より測定流量
範囲を広げ得るとともに、その測定精度を向上させ得る
ものとなる。

【００１８】一方、請求項４記載の発明によれば、共通
なジェットノズルに対して流動方向に並列な方向で対称
位置に複数個所の測定点をとれるものとなり、同一流動
条件に対して各測定部では流量の大小に応じた個別の測
定値を示すので、これらの複数の測定結果に基づく演算
処理により測定誤差を補正し得るものとなり、測定精度
も向上するものとなる。

【００１９】

【実施例】本発明の第一の実施例を図１及び図２に基づ
いて説明する。図７で示した部分と同一部分は同一符号
を用いて示す。まず、本実施例のフルイディック流量計
の前提的な構造を図２に示す。図７に示したような一般
的にフルイディック流量計において、振動の起こる原理
について、ジェットノズル５、誘振子７、エンドブロッ
ク９などの基本となる構成要素を実験的に調べた結果、
整流用の流路縮小部４、ジェットノズル５及びその流れ
の標的となる誘振子７が大きな役割をし、さらに、エン
ドブロック９が帰還路の役を担っていることが判明し
た。そこで、前提構成としては、フルイディック流量計
としての特性を活かすため、図７に示した一般的なフル
イディック流量計の構造に準ずるものであるが、サイド
ブロック８が省略された構造とされている。ここに、本
実施例のエンドブロック９の両側の流路上流側に向けた
壁９ａ，９ｂ先端は誘振子７のジェットノズル５対向面
側（図中、左側）において前記直線Ｘに対する垂線Ｙ位
置まで延設されている。

【００２０】しかして、本実施例では、図２に示すよう
な流路縮小部４、ジェットノズル５、流路拡大部６、誘
振子７、エンドブロック９からなる構造を一つの測定部
とし、図１に示すように、流入管１から排出管２に至る
管部材１２中に、流動方向（図面中、左右方向）に対し
て並列に３つの測定部Ａ，Ｂ，Ｃを配設させたものであ
る。セットリングスペース３、排出空間１０は共通化さ
れている。より具体的には、測定部Ａは流入管１と同一
線上に配設され、測定部Ｂ，Ｃの順に流入管１から離れ
るように配設されている。ここに、各測定部Ａ，Ｂ，Ｃ
のジェットノズル５Ａ，５Ｂ，５Ｃの開口幅は低流量で
も十分に振動するように狭めの幅とされている。

【００２１】このような構成において、流入管１より導
かれた流体の流れは、低流量時にはそのまま測定部Ａの
ジェットノズル５Ａを通り、図２で説明した原理に従い
振動する。流量を徐々に上昇させていくと流体の流れ
は、流体のエネルギー上昇により測定部Ａのジェットノ
ズル５Ａだけでなく、ジェットノズル５Ｂも通るように
なり、測定部Ｂにおいても振動するようになる。さらに
流量を上昇させていくと、ジェットノズル５Ｃも通るよ
うになり、測定部Ｃでも振動するようになる。

【００２２】ここに、大流量に対しては個々のジェット
ノズル５Ａ，５Ｂ，５Ｃの開口幅では圧力損失が高くな
り過ぎるが、これらのジェットノズル５Ａ，５Ｂ，５Ｃ
が流動方向に対して並列に配設されているので、圧力損
失を左右するジェットノズルの開口幅はこれらのジェッ
トノズル５Ａ，５Ｂ，５Ｃの開口幅の合計となるため圧
力損失は十分低くなる。よって、大流量に対して圧力損
失を増大させることなく、低流量から大流量まで測定可
能となる。

【００２３】また、これらのジェットノズル５Ａ，５
Ｂ，５Ｃの開口幅はその合計が所定値となっていればよ
く、個々には均等幅にする必要はないので、例えば図３
に示すように、開口幅を流入管１から離れる程広くなる
ように、ジェットノズル５Ａ，５Ｂ，５Ｃの開口幅を広
狭異ならせてもよい。このように開口幅を異ならせ、流
入管１に最も近いジェットノズル５Ａの開口幅を狭くす
ることにより、より低流量まで振動させて測定すること
ができる。この場合、ジェットノズル５Ａ，５Ｂ，５Ｃ
の開口幅の広狭に応じてジェットノズル５Ａ，５Ｂ，５
Ｃに対する誘振子７Ａ，７Ｂ，７Ｃ、エンドブロック９
Ａ，９Ｂ，９Ｃの距離を異ならせるのがよい。

【００２４】なお、本実施例では、測定部を３個とした
が、３個に限らず、適宜個数並列的に配設すればよい。
また、測定部の構造としても、図２に示したようなサイ
ドブロック８を省略した単純化構造のものに限らず、図
７に示したような一般的な構造のものであってもよい。

【００２５】つづいて、本発明の第二の実施例を図４及
び図５により説明する。まず、本実施例の前提的構成を
図４により説明する。ここでは図２の構成に加えて、全
体を小さくすることを目的として考察したところ、流路
拡大部６の空間はジェットノズル５の中心と誘振子７の
中心とを結ぶ直線Ｘに対して対称形状とする必要がない
ことが判明したので、直線Ｘに対して非対称形状に形成
したものである。図２との対比では、ジェットノズル５
から見て右側（図中、直線Ｘより下部側）を短めに詰め
た形状として非対称とされている。より具体的に、図示
例では、従来と同じ特性を得るため約２／３のスペース
に抑えられている。また、エンドブロック９にあって
は、非対称形状に対応させて、壁９ａ先端は大きく上流
側に延設されているのに対し、壁９ｂ側は小さく延設さ
れたものとされている。なお、図示例ではジェットノズ
ル５から見て左側（図中、直線Ｘより上側）が大きくな
るように非対称としたが、動作に関しては、左右の何れ
を大きくしても同じである。

【００２６】このような非対称型フルイディック流量計
によれば、帰還による振動の流路の片側を小さくするこ
とにより、小流量であっても確実に振動が促されるた
め、流量範囲が小流量から大流量まで広がることにな
る。

【００２７】しかして、本実施例では、このような一つ
の非対称型フルイディック流量計構造を一つの測定部と
し、図５に示すように、例えば２つの測定部Ｄ，Ｅを流
動方向に対して並列配設させたものである。ここでは、
図３の場合と同様に、ジェットノズル５Ｅのほうがジェ
ットノズル５Ｄよりも開口幅が広くされている。

【００２８】本実施例によれば、前記実施例と同様に、
大流量に対して圧力損失を増大させることなく、低流量
から大流量まで測定可能となる上に、全体の省スペース
化を図ることができる。

【００２９】さらに、本発明の第三の実施例を図６によ
り説明する。本実施例では、流入管１、セットリングス
ペース３、流路縮小部４、ジェットノズル５に続けて大
きな流路拡大部１３が流動方向に形成され、この流路拡
大部１３中で排出管２の前に長めのエンドブロック９が
設けられている。このエンドブロック９は管部材１２に
よる流路拡大部１３のジェットノズル５側の内壁１３ａ
とともに、ジェットノズル５から排出管２に向けた流動
方向に対して並列方向に複数個の分割流路拡大部１３
Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ（合計８個）を連通状態で
対称に形成するものである。また、これらの分割流路拡
大部には偏流を起こさせるための複数個の誘振子１５が
設けられている。より具体的には、ジェットノズル５対
向位置に配置させた誘振子１５Ａ（つまり、通常の誘振
子７に相当する）と、分割流路拡大部１３Ａ，１３Ｂ間
に配置させた誘振子１５ＡＢと、分割流路拡大部１３
Ｂ，１３Ｃ間に配置させた誘振子１５ＢＣと、分割流路
拡大部１３Ｃ，１３Ｄ間に配置させた誘振子１５ＣＤと
の合計７個が設けられている。ここに、誘振子１５Ａを
中心として、誘振子１５ＡＢ，１５ＢＣ，１５ＣＤは互
い違いとして千鳥状に配列されている。

【００３０】このような構成において、流路縮小部４よ
りジェットノズル５へ流入した流体の流れは、中心線上
に位置する誘振子１５Ａに当たり、不安定性により左右
（図中、上下）に偏る。そこで、分割流路拡大部１３Ａ
を通りエンドブロック９に達した流れはこのエンドブロ
ック９内壁に沿い、次の誘振子１５ＡＢに当たることに
より、やはり、左右に偏る。このため、流れは内壁１３
ａに沿いジェットノズル５からのジェット流に対して直
角的に当たるものと、内壁１３ａに沿い次の分割流路拡
大部１３Ｂ中に流れるものとに分れる。前者の流れはジ
ェットノズル５からの流れを規則的に交互に左右変化さ
せるものとなる。後者の流れは、分割流路拡大部１３Ｂ
中の内壁１３ａに沿い、次の誘振子１５ＢＣに当たるこ
とにより、やはり、左右に偏る。このため、流れはエン
ドブロック９の内壁に沿い再び誘振子１５ＡＢ側に向か
うものと、次の分割流路拡大部１５Ｃ中に向かうものと
に分れる。誘振子１５ＡＢへの流れは最初の場合と同様
に分割流路拡大部１３Ａからの流れを規則的に交互に左
右変化させるものとなり、分割流路拡大部１５Ｃへの流
れは次の誘振子１５ＣＤへ当たり、同様に偏るものとな
る。この４段目の誘振子１５ＣＤでも同様に流れが制御
され、最終の分割流路拡大部１３Ｄへの流れは排出空間
１０を通り排出管２から排出される。即ち、分割流路拡
大部１３Ａ〜１３Ｃに対応させて測定部Ａ，Ｂ，Ｃが片
側３個ずつ、両側で６個配設された構造となる。

【００３１】ここに、流量変化を検知する圧力センサ等
のセンサは、各測定部Ａ〜Ｃ中の対称位置に配設され、
各々の段の値が左右で対で検知される。この時、各測定
部Ａ〜Ｃでのセンサ出力は、流量の大小により各々個別
の値を示すものとなるが、流量が大，中，小の何れの場
合であっても、測定値の大小関係はＡ≧Ｂ≧Ｃの順とな
る。そこで、各段の測定値について、流れる流体（水、
ガス、空気など）に応じて補正・換算を行なうことによ
り、測定誤差を改善できる。つまり、ジェットノズル５
から流入される流体について、同一条件下で、中心対称
に片側で３個所、両側で６個所で流量の大小に応じた状
態で測定されるため、補正が可能となり、測定精度を向
上させ得るものとなる。

【００３２】

【発明の効果】本発明は、上述したように構成したの
で、請求項１記載の発明によれば、流路縮小部、ジェッ
トノズル、流路拡大部、誘振子及びエンドブロックを備
えた複数個の測定部を、共通な流入管から導入される流
体の流動方向に対して並列に配設したので、各測定部の
ジェットノズルの開口幅を低流量でも十分に振動し得る
幅に形成しておけば、圧力損失を左右するジェットノズ
ルの開口幅がこれらのジェットノズルの開口幅の合計と
なるため、圧力損失を増大させることなく、低流量から
大流量まで測定範囲を広げることができ、家庭用ガスメ
ータ等としての使用を可能とすることができ、そのため
の構造としても複数の測定部の並列配設構造で済み、バ
イパス流路、切換え弁構造等を要しない簡単なものとな
る。

【００３３】この際、請求項２記載の発明によれば、各
測定部を、自己のジェットノズルと誘振子とを結ぶ直線
に対して非対称形状に形成したので、直線に対して片方
を小さめとすることにより、多段構造においてもより省
スペース化を図れるものとなり、かつ、個々の測定部に
おいても非対称形状により確実に振動が促されることに
なりその測定範囲を広げ得るものとなり、全体としての
能力向上を図れるものとなる。

【００３４】また、請求項３記載の発明によれば、各測
定部のジェットノズルの開口幅を、共通な流入管から離
れるほど広がる順序で異ならせたので、流入管に対応す
る測定部のジェットノズルの開口幅をより狭いものとす
ることができ、より測定流量範囲を広げることができる
とともに、その測定精度を向上させ得るものとなる。

【００３５】一方、請求項４記載の発明によれば、共通
なジェットノズルに対して流動方向に並列な方向で対称
位置に複数個所の測定点をとれるものとなり、同一流動
条件に対して流量の大小に応じた複数の測定結果が得ら
れるので、演算処理により測定誤差を補正でき、よっ
て、測定精度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施例を示す水平断面図であ
る。

【図２】その前提的構成を示す水平断面図である。

【図３】変形例を示す水平断面図である。

【図４】本発明の第二の実施例の前提的構成を示す水平
断面図である。

【図５】その要旨を示す水平断面図である。

【図６】本発明の第三の実施例を示す水平断面図であ
る。

【図７】一般的なフルイディック流量計構造を示す水平
断面図である。

【符号の説明】

１ 流入管 ２ 排出管 ４ 流路縮小部 ５ ジェットノズル ６ 流路拡大部 ７ 誘振子 ９ エンドブロック １３ 流路拡大部 １３Ａ〜１３Ｄ 分割流路拡大部 １５Ａ〜１５ＣＤ 誘振子 Ａ〜Ｅ 測定部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大島 裕子 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 渡邉 好夫 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 岡田 健二 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 門永 雅史 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 高宮 敏行 東京都品川区南大井６−16−10 リコー精 器株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 整流用の流路縮小部とジェットノズルと
   流路拡大部とを流動方向に順に設け、前記流路拡大部中
   のジェットノズル対向位置に偏流を起こさせる誘振子を
   設け、この流路拡大部中の前記誘振子の背後で排出管に
   至るまでの位置に帰還流路形成用のエンドブロックを設
   けて測定部を形成し、複数個の測定部を共通な流入管か
   ら導入される流体の流動方向に対して並列に配設したこ
   とを特徴とするフルイディック流量計。
2. 【請求項２】 各測定部を、自己のジェットノズルと誘
   振子とを結ぶ直線に対して非対称形状に形成したことを
   特徴とする請求項１記載のフルイディック流量計。
3. 【請求項３】 各測定部のジェットノズルの開口幅を、
   流入管から離れるほど広がる順序で異ならせたことを特
   徴とする請求項１又は２記載のフルイディック流量計。
4. 【請求項４】 整流用の流路縮小部とジェットノズルと
   流路拡大部とを流動方向に順に設け、前記流路拡大部中
   で排出管に至るまでの位置に帰還流路形成用のエンドブ
   ロックを設けて前記ジェットノズルからの流動方向に対
   して並列方向に複数の分割流路拡大部を連通させて対称
   に形成し、これらの分割流路拡大部中で偏流を起こさせ
   る複数の誘振子を対称位置に設けて複数個の測定部を並
   列に形成したことを特徴とするフルイディック流量計。