JPH06109500A

JPH06109500A - フルイディック流量計

Info

Publication number: JPH06109500A
Application number: JP25953292A
Authority: JP
Inventors: Hiroko Oshima; 裕子大島; Hiroyuki Horiguchi; 浩幸堀口; Zenichi Akiyama; 善一秋山; Makoto Tanabe; 誠田辺; Yoshio Ishii; 良夫石井; Toshiyuki Takamiya; 敏行高宮; Hiroshi Onda; 浩恩田; Shigeyuki Ito; 茂行伊藤
Original assignee: Ricoh Seiki Co Ltd; Ricoh Elemex Corp; Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Seiki Co Ltd; Ricoh Elemex Corp; Ricoh Co Ltd
Priority date: 1992-09-29
Filing date: 1992-09-29
Publication date: 1994-04-19

Abstract

(57)【要約】【目的】圧力損失を低くしつつ、ジェットノズル幅を
極力狭くして直線性を持つ流量計測範囲を広げること。【構成】流入管１から流入する流れを整流する流路縮
小部４とジェットノズル５と流路拡大部６とを順に設
け、流路拡大部６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６中の誘振子
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たフルイディック流量計において、
ジェットノズル５の流体進行方向の長さを最小限として
流路縮小部４からこのジェットノズル５までの内壁１１
の形状を縮流形状とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、気体（例えば、燃料ガ
ス）や液体（例えば、水道水）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６０−１８８８１
７号公報、特開昭６３−１３９２１３号公報、特開昭６
３−１３９２１４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４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を覆うような形状を有する。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（図面上
は、上下）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、流量と振動数との関係はほ
ぼ直線的であるものの、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い
ないものである。また、圧力損失の減少が不十分であ
る。

【０００７】即ち、前述した公報例のような従来例の場
合、何れもがジェットノズルからの流れを、帰還経路を
形成して振動を起こさせ、その振動周期を計数する構造
を有しており、振動周期を計測する手段を特徴としてお
り、ジェットノズル形状等については特に工夫されてい
ないものである。ちなみに、ジェットノズルの幅を狭く
すれば、同じ流量に対して流速を上げ得ることになり、
フルイディック振動をより効果的なものとすることがで
きるが、反面、全体の圧力損失が増大してしまい、単純
に、ジェットノズルを幅狭にすることもできない。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、流入管から流入する流れを整流する流路縮小部とジ
ェットノズルと流路拡大部とを順に設け、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
を設けたフルイディック流量計において、前記ジェット
ノズルの流体進行方向の長さを最小限として前記流路縮
小部からこのジェットノズルまでの内壁形状を縮流形状
とした。

【０００９】請求項２記載の発明では、流入管から流路
縮小部を経てジェットノズルに至る内壁形状をタンジェ
ント曲線による縮流形状とし、さらに、請求項３記載の
発明では、ジェットノズル側が順次幅狭となるように複
数のタンジェント曲線を連続させた縮小形状とし、請求
項４記載の発明では、ジェットノズル直前の縮流段階の
流路縮小部中にフローセンサを配設した。

【００１０】

【作用】請求項１記載の発明においては、ジェットノズ
ルの長さを極力短くして圧力損失を減少させたので、同
じ圧力損失下ではこのジェットノズル幅を小さくするこ
とでジェットノズル出口での流速を大きくすることがで
き、確実にフルイディック振動を起させ、かつ、流量と
振動数との関係の直線性を拡大させて、より広範囲の流
量測定を可能とすることができる。

【００１１】この際、請求項２記載の発明においては、
ジェットノズル上流側の内壁形状をタンジェント曲線に
よる縮流形状としたので、ノズルジェットに向かう流れ
は層流化されて乱流とはならず、かつ、ノズルジェット
出口から噴出される流れの速度分布が急峻となって広が
りの減少したものとなり、より滑らかな流れとなるた
め、フルイディック振動がより確実なものとなる。

【００１２】また、請求項３記載の発明においては、複
数のタンジェント曲線の連続による縮流形状としたの
で、流路縮小部中に流れの一様となる領域を形成でき
る。よって、請求項４記載の発明のように、このような
領域にフローセンサを配設することにより、フルイディ
ック振動に影響を及ぼすことなく、一様な流れによる流
量測定を確実に行えるものとなる。

【００１３】

【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４で示した部分と同一部分は同一符号
を用いて示す。まず、図４に示したような一般的なフル
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、基本的には、フルイディック流量計としての特性を
活かすため、図４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、本実施例にあっては、
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もジェットノズル５の
中心と誘振子７の中心とを結ぶ中心線に対して線対称に
配設され、かつ、このエンドブロック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対向面側において前記中心線に対する垂線位置ま
で延設されている。

【００１４】このような基本構成において、ジェットノ
ズル５の幅Ｗを狭くすることは、同じ流量に対して流速
を上げ得ることを意味し、フルイディック振動をより効
果的にする効果があるが、反面、全体の圧力損失が増大
してしまう。一般に、圧力損失は流路長に比例するが、
図２に示すような構成の場合、圧力損失は流路の一番狭
いジェットノズル５部分の長さが大きく影響する。

【００１５】このため、本実施例では、図１に示すよう
に、ジェットノズル５部分の長さ（流体進行方向）を最
小とするが、流入管１側からの初期流に広がりを持たせ
ず上流からの撹乱を減少させるため、流入管１から流路
縮小部４を経てジェットノズル５に至る内壁１１の形状
がタンジェント曲線による縮流形状とされている。

【００１６】より詳細に説明する。まず、タンジェント
曲線は角度の変化（−９０°〜＋９０°）に対して−∽
〜＋∽の値をとり得る。このような曲線をジェットノズ
ル５の中心に対して対称的にジェット幅Ｗを隔てて配設
する訳であるが、全ての角度範囲に渡って形成するとジ
ェットノズル５部分の長さが長くなり過ぎるので、本実
施例では角度９０°の９０％なる８１°の個所で打ち切
る形とし、ジェットノズル５の長さを最小限として流路
拡大部６に連続させるものとした。即ち、流入管１の直
径をＤとすると、（Ｄ−Ｗ）／４で−９０°〜０°の範
囲の内壁形状を描き、（Ｄ−Ｗ）／４／０．９で０°〜
９０°を描き、このような曲線を８１°の個所で打ち切
ることにより、流路拡大部６に接続したものである。よ
って、このようなタンジェント曲線をジェットノズル５
出口でジェット幅Ｗを隔てて対称に描くことで、流入管
１からの流れを幅Ｗのジェットノズル５にスムーズに縮
流させることができる。

【００１７】具体的数値例を挙げると、例えば、直径Ｄ
＝１８ｍｍ、ジェット幅Ｗ＝３．２ｍｍとした時、（Ｄ
−Ｗ）／４＝３．７ｍｍであり、この間に−９０°から
０°までのタンジェント曲線を描き、つぎの０°から９
０°を４．０７ｍｍの間で描いて８１°の個所で打ち切
り、ジェット幅Ｗを隔てて対称な曲線を描いて、流入管
１の内径に接続することにより構成される。

【００１８】このような構成によれば、流入管１からの
流れがジェットノズル５に向かう段階で内壁１１により
縮流になることで層流化されて乱流とはならず、かつ、
先細形状となっている分、ジェットノズル５を出てから
の広がりも抑えられることになる。よって、効率よく確
実にフルイディック振動を起させることができる。ま
た、ジェットノズル５部分における圧力損失も平行に対
峙する個所が殆どないので、極力小さなものとなり、ジ
ェット幅Ｗの幅狭化を支障なく行える。

【００１９】つづいて、本発明の第二の実施例を図３に
より説明する。前記実施例で示した部分と同一部分は同
一符号を用いて示す。前記実施例では、単一のタンジェ
ント曲線のみによる内壁１１としたが、本実施例では、
複数（例えば、２つ）のタンジェント曲線を平行対峙部
１２を介して連続させた内壁１３形状として、流入管１
側からジェットノズル５に向けて流路縮小部４中に２段
の縮流部が形成されるようにしたものである。さらに、
平行対峙部１２位置における流路縮小部４中の中心線上
にはフローセンサ１４が配設されている。このフローセ
ンサ１４は流体進行方向に平行状態で立設され、進行方
向前後が丸みを持つ断面形状とされている。

【００２０】具体的な数値例を挙げて説明すると、本実
施例にあっても、基本的には内壁１３をタンジェント曲
線に基づき縮流形状に形成するが、１段目では、平行対
峙部１２に厚さＴ＝１ｍｍのフローセンサ１４を配設す
るため、センサ厚さＴにジェット幅Ｗ＝３．２ｍｍを加
えた４．２ｍｍより大きな値である５ｍｍに縮流し、２
段目では、ジェット幅Ｗ＝３．２ｍｍに縮流すること
で、フローセンサ１４に対して一様な流れを供給させる
ようにしたものである。

【００２１】本実施例によれば、前記実施例と同様な効
果に加え、流路縮小部４中におけるフローセンサ１４の
配設個所の内壁１３は平行対峙部１２とされて一様かつ
充分な流れとなるように形成されているので、確実な測
定を行えるものとなる。また、このようなフローセンサ
１４がジェットノズル５よりも上流側に配設されている
ので、ジェットノズル５の出口以降のフルイディック振
動に影響を及ぼすこともない。ここに、フローセンサ１
４は前後端が丸み形状を持つため、乱流を招くことがな
いが、より効果的にするためには翼のような流線形とし
てもよい。

【００２２】なお、本実施例では流入管１と排出管２と
を結ぶ中心線に対して対称構造のフルイディック流量計
への適用例で説明したが、必ずしも対称型のものに限ら
ず、非対称に構成されたものであっても同様に適用し得
る。また、流入管１や排出管２の取付け方向や位置も、
図示例に限らず、適宜変更し得るものである。

【００２３】

【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、ジェットノズルの流
体進行方向の長さを最小限として流路縮小部からこのジ
ェットノズルまでの内壁形状を縮流形状とすることで、
ジェットノズルの長さを極力短くして圧力損失を減少さ
せるようにしたので、同じ圧力損失下ではこのジェット
ノズル幅を小さくすることでジェットノズル出口での流
速を大きくすることができるものとなり、よって、確実
にフルイディック振動を起させ、かつ、流量と振動数と
の関係の直線性を拡大させて、より広範囲の流量測定を
可能とすることができる。

【００２４】この際、請求項２記載の発明によれば、ジ
ェットノズル上流側の内壁形状をタンジェント曲線によ
る縮流形状としたので、ノズルジェットに向かう流れを
層流化させることで乱流を防止でき、かつ、ノズルジェ
ット出口から噴出される流れの速度分布を急峻で広がり
の減少したものとすることができ、よって、より滑らか
な流れとすることができ、フルイディック振動を一層確
実なものとすることができる。

【００２５】また、請求項３記載の発明によれば、複数
のタンジェント曲線の連続による縮流形状としたので、
上記の作用を損なうことなく流路縮小部中に流れの一様
となる領域を形成できるものとなり、よって、請求項４
記載の発明のように、このような領域にフローセンサを
配設することにより、フルイディック振動に影響を及ぼ
すことなく、一様な流れによる流量測定を確実に行える
ものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施例の要部を拡大して示す水
平断面図である。

【図２】フルイディック流量計の全体構造の示す水平断
面図である。

【図３】本発明の第二の実施例の要部を拡大して示す水
平断面図である。

【図４】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１１内壁１３内壁１４フローセンサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者堀口浩幸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)発明者秋山善一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)発明者田辺誠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)発明者石井良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 (72)発明者恩田浩愛知県名古屋市東区泉二丁目28番24号リコーエレメックス株式会社内 (72)発明者伊藤茂行愛知県名古屋市東区泉二丁目28番24号リコーエレメックス株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】流入管から流入する流れを整流する流路
縮小部とジェットノズルと流路拡大部とを順に設け、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
ドブロックを設けたフルイディック流量計において、前
記ジェットノズルの流体進行方向の長さを最小限として
前記流路縮小部からこのジェットノズルまでの内壁形状
を縮流形状としたことを特徴とするフルイディック流量
計。
【請求項２】流入管から流路縮小部を経てジェットノ
ズルに至る内壁形状をタンジェント曲線による縮流形状
と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。
【請求項３】ジェットノズル側が順次幅狭となるよう
に複数のタンジェント曲線を連続させた縮流形状とした
ことを特徴とする請求項２記載のフルイディック流量
計。
【請求項４】ジェットノズル直前の縮流段階の流路縮
小部中にフローセンサを配設したことを特徴とする請求
項３記載のフルイディック流量計。