JP2000055707A - 流体振動形流量計の評価方法及び圧力損失測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ノズル流路を流れる流体の状態をより明確に
把握することにより、流量の測定精度についてより正確
に、かつ容易に評価することのできる流体振動形流量計
の評価方法及び圧力損失測定装置を提供することを課題
としている。 【解決手段】 ノズル流路２１０から噴出する噴流の流
体振動に基づき流量を検出する流体振動形流量計の評価
方法であって、実際に測定したノズル流路２１０の圧力
損失ΔＰから同ノズル流路２１０の抵抗係数４ｆを求
め、この抵抗係数４ｆとレイノルズ数Ｒｅとの関係か
ら、流量の測定精度を評価することを特徴としている。
これにより、ノズル流路２１０の圧力損失ΔＰを測定す
るだけで、流量の測定精度についてより正確に、かつ容
易に評価することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、流量の測定精度
についての流体振動形流量計の評価方法及び圧力損失測
定装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、流体振動形流量計は、ハウジン
グ内にノズル流路を構成し、このノズル流路から噴出す
る噴流の流体振動に基づいて流量を測定するように構成
されている。すなわち、流体振動の周波数と、流量ある
いは流速とが比例関係にあることから、流体振動を測定
することによって流量を算出するようになっている。

【０００３】このため、ノズル流路内を流れる流体の状
態をより明確に把握することができれば、流体振動の安
定、不安定等の推測がつき、結局は流量の測定精度につ
いて予測し、評価をすることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この発明は上記事情に
鑑みてなされたものであり、ノズル流路を流れる流体の
状態をより明確に把握することにより、流量の測定精度
についてより正確に、かつ容易に評価することのできる
流体振動形流量計の評価方法及び圧力損失測定装置を提
供することを課題としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に係る発明は、ノズル流路（２１０）から
噴出する噴流の流体振動に基づき流量を検出する流体振
動形流量計の評価方法であって、実際に測定した前記ノ
ズル流路（２１０）の圧力損失（ΔＰ）から同ノズル流
路（２１０）の抵抗係数（４ｆ）を求め、この抵抗係数
（４ｆ）とレイノルズ数（Ｒｅ）との関係から、流量の
測定精度を評価することを特徴とする流体振動形流量計
の評価方法を提供している。

【０００６】請求項２に係る発明は、請求項１に係る発
明において、抵抗係数（４ｆ）とレイノルズ数（Ｒｅ）
との関係を４つの領域に区分することによって、流量の
測定精度を評価することを特徴とする流体振動形流量計
の評価方法を提供している。請求項３に係る発明は、請
求項２に係る発明において、４つの領域のうち、最もレ
イノルズ数（Ｒｅ）の小さな領域である第１の領域
（Ｉ）と、次にレイノルズ数（Ｒｅ）の小さな領域であ
る第２の領域（II）との境界部のレイノルズ数（Ｒｅ）
を、流体振動周波数と流量との比例関係が成り立つ下限
レイノルズ数（Ｒｅ１）として評価することを特徴とす
る流体振動形流量計の評価方法を提供している。

【０００７】請求項４に係る発明は、請求項２又は請求
項３に係る発明において、４つの領域のうち、最もレイ
ノルズ数（Ｒｅ）の大きな領域である第４の領域（IV）
と、次にレイノルズ数（Ｒｅ）の大きな領域である第３
の領域（III）との境界部のレイノルズ数（Ｒｅ）を、
流体振動周波数と流量との比例関係が成り立つ上限レイ
ノルズ数（Ｒｅ２）として評価することを特徴とする流
体振動形流量計の評価方法を提供している。

【０００８】請求項５に係る発明は、ノズル流路（２１
０）から噴出する噴流の流体振動に基づき流量を検出す
る流体振動形流量計の圧力損失測定装置であって、前記
ノズル流路（２１０）の上流端と下流端との差圧を測定
する圧力計（８１）を複数設けてなり、各圧力計（８
１）は、測定範囲の異なるものであって、択一的に上記
差圧の測定が可能なように構成されていることを特徴と
する流体振動形流量計の圧力損失測定装置を提供してい
る。

【０００９】請求項６に係る発明は、ノズル流路（２１
０）から噴出する噴流の流体振動に基づき流量を検出す
る流体振動形流量計の評価方法であって、前記ノズル流
路（２１０）及びこのノズル流路（２１０）の前後の流
路の圧力損失を測定することにより、各流路の圧力損失
の傾向をとらえ、いずれかの流路の圧力損失から他の流
路の圧力損失を予測することを特徴とする流体振動形流
量計の評価方法を提供している。

【００１０】請求項７に係る発明は、ノズル流路（２１
０）から下流側流路（２２０）に噴出する流体が下流側
流路（２２０）に設けられたターゲット（３）に当たっ
て流体振動を生じ、さらにこの流体が下流側流路（２２
０）の流出口（１ｃ）を通って流出するようになってい
る流体振動形流量計の評価方法であって、前記ノズル流
路（２１０）の上流端、前記ノズル流路（２１０）の下
流端、前記流出口（１ｃ）を外部流路（８６）に接続す
るための排出流路（８７ａ）の上流端、前記外部流路
（８６）の上流端の圧力を測定することにより、ノズル
流路（２１０）の圧力損失（ΔＰ１）、下流側流路（２
２０）の圧力損失（ΔＰ２）及び排出流路（８７ａ）の
圧力損失（ΔＰ３）の傾向をとらえ、上記いずれかの流
路の圧力損失から他の流路の圧力損失を予測することを
特徴とする流体振動形流量計の評価方法を提供してい
る。

【００１１】請求項８に係る発明は、ノズル流路（２１
０）から噴出する噴流の流体振動に基づき流量を検出す
る流体振動形流量計の評価方法であって、ノズル流路
（２１０）の高さ（Ｈ）と最大流量（Ｑ２）との関係を
把握することにより、必要とする最大流量（Ｑ２）に対
するノズル流路（２１０）の高さ（Ｈ）を求めた後、請
求項１、２、３又は４記載の流体振動形流量計の評価方
法を用いて評価することを特徴とする流体振動形流量計
の評価方法を提供している。

【００１２】請求項９に係る発明は、ノズル流路（２１
０）から下流側流路（２２０）に噴出する流体が下流側
流路（２２０）に設けられたターゲット（３）に当たっ
て流体振動を生じ、さらにこの流体が下流側流路（２２
０）の流出口（１ｃ）を通って流出するようになってい
る流体振動形流量計の圧力損失測定装置であって、前記
ノズル流路（２１０）の上流端と下流端との差圧（ΔＰ
１）、ノズル流路（２１０）の下流端と排出流路（８７
ａ）の上流端との差圧（ΔＰ２）及び排出流路（８７
ａ）の上流端と外部流路（８６）の上流端との差圧（Δ
Ｐ３）をそれぞれ測定する圧力計（８１）を複数設けて
なり、各圧力計（８１）は、測定範囲の異なるものであ
って、択一的に上記各差圧の測定が可能なように構成さ
れていることを特徴とする流体振動形流量計の圧力損失
測定装置を提供している。

【００１３】請求項１０に係る発明は、請求項５又は９
に係る発明において、流体振動形流量計に供給する流量
を制御する流量制御装置（８５ｆ）を複数設けてなり、
各流量制御装置（８５ｆ）は選択可能に配置されている
ことを特徴とする流体振動形流量計の圧力損失測定装置
を提供している。

【００１４】請求項１１に係る発明は、請求項５、９又
は１０に係る発明において、流体が流れる流路に沿っ
て、流体の温度を測定する複数の温度センサ（８５ｍ）
が配置されていることを特徴とする流体振動形流量計の
圧力損失測定装置を提供している。

【００１５】そして、上記のように構成された請求項１
に係る発明においては、ノズル流路（２１０）の圧力損
失（ΔＰ）から求めた抵抗係数（４ｆ）とレイノルズ数
（Ｒｅ）との関係をみることにより、抵抗係数（４ｆ）
のレイノルズ数（Ｒｅ）に対する依存性が明確になる。
すなわち、圧力損失（ΔＰ）をそのままレイノルズ数
（Ｒｅ）と比較した場合には、圧力損失（ΔＰ）のレイ
ノルズ数（Ｒｅ）に対する依存性が明確でないが、抵抗
係数（４ｆ）に変換することにより、圧力損失（ΔＰ）
のレイノルズ数（Ｒｅ）に対する依存性を明確にするこ
とができる。したがって、ノズル流路（２１０）の圧力
損失（ΔＰ）を測定するだけで、これを抵抗係数４ｆに
変換することにより、ノズル流路（２１０）を流れる流
体の状態をより明確に把握することができるから、流量
の測定精度についてより正確に、かつ容易に評価するこ
とができる。

【００１６】請求項２に係る発明においては、抵抗係数
（４ｆ）とレイノルズ数（Ｒｅ）との関係を４つの領域
に区分しているから、各領域の境界部が明確であり、か
つその境界部においてノズル流路（２１０）を流れる流
体の状態変化が明確になる。すなわち、流れの状態が悪
化していれば、どの境界部から生じているかが容易に推
定することができる。したがって、各領域の境界部によ
ってノズル流路（２１０）を流れる流体の状態をより明
確に把握することができるから、流量の測定精度につい
てより正確に、かつ容易に評価することができる。

【００１７】請求項３に係る発明においては、４つの領
域のうち、最もレイノルズ数（Ｒｅ）の小さな領域であ
る第１の領域（Ｉ）と、次にレイノルズ数（Ｒｅ）の小
さな領域である第２の領域（II）との境界部のレイノル
ズ数（Ｒｅ）を、流体振動周波数と流量との比例関係が
成り立つ下限レイノルズ数（Ｒｅ１）として評価してい
るから、高精度で測定可能な最小流量についてより正確
に、かつ容易に評価することができる。

【００１８】請求項４に係る発明においては、４つの領
域のうち、最もレイノルズ数（Ｒｅ）の大きな領域であ
る第４の領域（IV）と、次にレイノルズ数（Ｒｅ）の大
きな領域である第３の領域（III）との境界部のレイノ
ルズ数（Ｒｅ）を、流体振動周波数と流量との比例関係
が成り立つ上限レイノルズ数（Ｒｅ２）として評価して
いるから、高精度で測定可能な最大流量についてより正
確に、かつ容易に評価することができる。

【００１９】請求項５に係る発明においては、ノズル流
路（２１０）の上流端と下流端との差圧を測定する圧力
計（８１）を複数設けてなり、各圧力計（８１）は測定
範囲の異なるものであり、択一的に前記差圧の測定が可
能になっているから、例えば差圧が小さいときには低圧
を測定可能な圧力計（８１）で測定することができ、差
圧が大きいときには高圧を測定可能な圧力計（８１）で
測定することができる。したがって、ノズル流路（２１
０）の圧力損失（ΔＰ）を極めて正確に測定することが
できる。そして、例えばノズル流路（２１０）の差圧を
測定して流体振動形流量計の測定精度について評価する
場合には、その評価を正確に行うことができるようにな
る。

【００２０】請求項６に係る発明においては、ノズル流
路（２１０）及びその前後の流路の圧力損失の傾向をと
らえることにより、例えばノズル流路（２１０）の流路
の圧力損失を予測することができる。したがって、一部
分の圧力損失により、他の部分の圧力損失を見積もるこ
とができると共に、全圧力損失も予測することができ
る。よって、流体振動形流量計（ＦＭ）を新たに設計す
る際に極めて有利になる。

【００２１】請求項７に係る発明においては、ノズル流
路（２１０）の上流端と下流端との間の差圧によってノ
ズル流路（２１０）の圧力損失（ΔＰ１）を検出するこ
とができる。また、ノズル流路（２１０）の下流端と排
出流路（８７ａ）の上流端との間の差圧によって噴流が
ターゲット（３）に当たって振動することによる圧力損
失（ΔＰ２）を検出することができる。さらに、排出流
路（８７ａ）の上流端と外部流路（８６）の上流端との
間の差圧によって排出流路（８７ａ）の圧力損失（ΔＰ
３）を検出することができる。そして、これらの圧力損
失について相対的な傾向をつかむことができるから、い
ずれかの流路の圧力損失から他の流路の圧力損失を予測
することができる。よって、流体振動形流量計を新たに
設計する際に極めて有利になる。

【００２２】請求項８に係る発明においては、ノズル流
路（２１０）の高さ（Ｈ）と最大流量（Ｑ２）との関係
を把握することにより、必要とする最大流量（Ｑ２）を
得るための上記高さ（Ｈ）を容易に求めることができ
る。そして、この高さ（Ｈ）を求めた後は上述した請求
項１、２、３又は４に係る発明によって流量の測定範囲
を容易に評価することができる。したがって、流体振動
形流量計の開発コストの低減を図ることができる。

【００２３】請求項９に係る発明においては、ノズル流
路（２１０）の上流端と下流端との差圧（ΔＰ１）や、
ノズル流路（２１０）の下流端と排出流路（８７ａ）の
上流端との差圧（ΔＰ２）や、排出流路（８７ａ）の上
流端と外部流路（８６）の上流端との差圧（ΔＰ３）に
ついて、各圧力計（８１）を用いて個々に測定すること
ができる。すなわち、上述した複数の差圧について、各
圧力計（８１）を用いて簡単に測定することができるか
ら、圧力損失測定のためのコストの低減を図ることがで
きる。しかも、例えば差圧が小さいときには低圧を測定
可能な圧力計（８１）で測定することができ、差圧が大
きいときには高圧を測定可能な圧力計（８１）で測定す
ることができるから、圧力損失を極めて正確に測定する
ことができる。そして、この圧力損失を用いて流体振動
形流量計の測定精度について評価する場合には、その評
価を正確に行うことができるという利点がある。

【００２４】請求項１０に係る発明においては、流体振
動形流量計（ＦＭ）に供給する流量を、流量制御装置
（８５ｆ）を一つあるいは複数選択することによって、
広範囲にわたって正確に調整することができる。そし
て、大流量の流量制御装置（８５ｆ）では、高い精度が
得られない場合でも、高精度の小流量型の流量制御装置
（８５ｆ）を複数台使用することで、高い精度の流量を
流体振動形流量計（ＦＭ）に供給することができる。

【００２５】請求項１１に係る発明においては、流体が
通過する流路の複数位置に温度センサ（８５ｍ）を設け
ているため、流体の温度変化の影響を考慮しながら圧力
損失を検討することができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を実
施例に基づき図１〜図１４を参照して説明する。まず、
第１実施例で示す流体振動形流量計ＦＭについて説明す
る。すなわち、流体振動形流量計ＦＭは、図３に示すよ
うに、カバー５で閉じられるハウジング１内に一対のノ
ズル部材２、２を設けることにより、同ハウジング１内
にノズル流路２１０を構成すると共に、このノズル流路
２１０の上流側及び下流側にそれぞれ上流側流路２００
及び下流側流路２２０を構成する構造になっている。

【００２７】下流側流路２２０には、ノズル流路２１０
の延長線上（中心線Ｃ上）にターゲット３が設けられて
いる。ターゲット３は、円弧状の断面形状を有する柱状
のもので構成されており、その下端部には、四角形状の
設定台部３ａが一体的に形成されている。そして、ノズ
ル流路２１０を通って噴出するＬＰガス（流体）がター
ゲット３に衝突することによって流体振動が発生し、こ
の流体振動に基づいて流量を検出する原理になってい
る。

【００２８】上記ハウジング１は、凹状に形成された箱
型矩形状の溝１ａを有しており、この溝１ａの表面をカ
バー５で覆うことによって、上流側流路２００、ノズル
流路２１０及び下流側流路２２０を断面四角形状の２次
元流路に構成している。すなわち、上流側流路２００、
ノズル流路２１０及び下流側流路２２０は、溝１ａの底
面を構成する底壁部１１０からの高さ（図３の紙面に直
交する方向の寸法（厚さ方向の寸法））が一定で、中心
線Ｃを介して左右対称の２次元流路となっている。

【００２９】また、ハウジング１には、流入口１ｂ及び
流出口１ｃが設けられている。これらの流入口１ｂ及び
流出口１ｃは、上述した２次元流路の入口及び出口に一
致しており、２次元流路と同一の高さを有し、所定の幅
の長方形状に形成されている。

【００３０】さらに、ハウジング１には、カバー５を固
定するためのねじ穴１ｅが形成されていると共に、ノズ
ル部材２を固定するためのねじ穴（図示せず）が形成さ
れている。ねじ穴１ｅには、カバー５を固定するための
ボルト６がねじ込まれるようになっている。そして、ノ
ズル部材２には、上記ボルト６の通る貫通孔２ａが形成
されていると共に、ノズル部材２をハウジング１に固定
するためのボルト７を通す貫通孔２ｂが形成されてい
る。

【００３１】下流側流路２２０における底壁部１１０に
は、中心線Ｃに対して左右対称の位置に圧力取出孔４が
２つ形成されている。各圧力取出孔４には、圧力センサ
（図示せず）が接続されている。圧力センサは、流体振
動を圧力によって検出するためのものである。

【００３２】さらに、下流側流路２２０における底壁部
１１０には、ターゲット３に一体に形成された設定台部
３ａを保持する凹部１ｆが形成されている。設定台部３
ａは、凹部１ｆに嵌合した状態において、その上面が底
壁部１１０の内面と面一状になるようになっている。

【００３３】上記のように構成された流体振動形流量計
ＦＭにおいては、ノズル流路２１０から噴出する噴流の
流体振動の周波数が流量あるいは流速と比例関係にある
ことから、流量を検出することができる。

【００３４】次に、流体振動形流量計ＦＭの圧力損失測
定装置ＰＤについて説明する。この圧力損失測定装置Ｐ
Ｄは、図１及び図２に示すように、ノズル流路２１０の
上流端と下流端との差圧を測定する圧力計８１を複数設
けてなり、各圧力計８１は、測定範囲の異なるものであ
って、択一的に上記差圧の測定が可能なように構成され
ていることを特徴としている。

【００３５】以下、圧力損失測定装置ＰＤの構成につい
てさらに詳細に説明する。図１において、８５は流体振
動形流量計ＦＭにガスとしての空気を供給するためのガ
ス供給装置であり、８５ａはエアーコンプレッサ、８５
ｂはレギュレータ、８５ｃはエアードライヤ、８５ｄは
エアーフィルタ、８５ｅは開閉弁、８５ｆは流量制御装
置は、８５ｇは整流手段（例えばハニカム）、８５ｈは
ガスフィーダ、８５ｉは温度計、８５ｊは湿度計であ
る。

【００３６】また、流体振動形流量計ＦＭには、その底
壁部１１０おけるノズル流路２１０の上流端及び下流端
にそれぞれ開口する上流端圧力検出孔２１０ａ及び下流
端圧力検出孔２１０ｂが形成されている。これらの上流
端圧力検出孔２１０ａ及び下流端圧力検出孔２１０ｂ
は、直径０．５ｍｍのものが底壁部１１０の内面に対し
て垂直に形成されており、ノズル流路２１０の上流端及
び下流端のそれぞれの静圧を測定するようになってい
る。

【００３７】上流端圧力検出孔２１０ａ及び下流端圧力
検出孔２１０ｂのそれぞれには、圧力検出流路８２ａ、
８２ｂが接続されている。そして、各圧力検出流路８２
ａ、８２ｂは、開閉弁（コック）８１ａ、８１ｂを介し
て、各圧力計８１に接続されている。

【００３８】すなわち、圧力計８１は、Ｎｏ．１からＮ
ｏ．ｎまでのｎ個のものが設けられており、それぞれの
ものが開閉弁８１ａ、８１ｂを介して上流端圧力検出孔
２１０ａ及び下流端圧力検出孔２１０ｂに並列に接続さ
れている。また、各開閉弁８１ａ、８１ｂは、その開閉
によって、各圧力計８１を個々に上流端圧力検出孔２１
０ａ及び下流端圧力検出孔２１０ｂに接続するようにな
っている。

【００３９】圧力計８１は、上流端圧力検出孔２１０ａ
と、下流端圧力検出孔２１０ｂとの差圧を測定するもの
であり、最低差圧０．０１ｍｍＨ_２Ｏ（０．０９８Ｐ
ａ）から最大差圧５０００ｍｍＨ_２Ｏ（４９０００Ｐ
ａ）までの測定が可能な７台（この第１実施例では上記
ｎが７である）のもので構成されている。そして、各圧
力計８１の測定領域は、その測定領域の隣合うもの同士
がオーバーラップしており、上記０．０１ｍｍＨ_２Ｏか
ら５０００ｍｍＨ_２Ｏまでの圧力を必ず測定することが
できるようになっている。

【００４０】上記のように構成された圧力損失測定装置
ＰＤにおいては、各圧力計８１が択一的に選択可能に設
けられているから、いずれかの圧力計８１でノズル流路
２１０の上流端と下流端との静圧による差圧を測定する
ことができる。そして、その際、例えば差圧が小さいと
きには低圧を測定可能な圧力計８１で測定することがで
き、差圧が大きいときには高圧を測定可能な圧力計８１
で測定することができる。したがって、ノズル流路２１
０の圧力損失を極めて正確に測定することができる。

【００４１】また、各圧力計８１の測定領域が互いにオ
ーバーラップしているから、例えば高圧型の圧力計８１
では低い圧力のため測定誤差が大きくなってしまう場合
でも、オーバーラップしている低圧型の圧力計８１では
高い圧力となるため、測定誤差を小さくすることができ
る。したがって、この点からもノズル流路２１０の圧力
損失を極めて正確に測定することができるようになる。

【００４２】そして、例えばノズル流路２１０の差圧を
測定して、後述する流体振動形流量計ＦＭの測定精度に
ついて評価する場合には、その評価を正確に行うことが
できるようになる。

【００４３】なお、上記第１実施例では、圧力計８１の
数を７に設定したが、さらに圧力計８１の数を増すこと
により、圧力損失の測定精度の向上を図ることができる
と共に、測定範囲を広げることができる。

【００４４】次に、ノズル流路２１０の圧力損失を測定
することによって行う流体振動形流量計ＦＭの評価方法
について説明する。すなわち、この評価方法は、実際に
計測した上記ノズル流路２１０の差圧として測定した圧
力損失ΔＰから同ノズル流路２１０の抵抗係数４ｆを求
め、この抵抗係数４ｆとレイノルズ数Ｒｅとの関係か
ら、流量の測定精度を評価することを特徴としている。
そして、抵抗係数４ｆとレイノルズ数Ｒｅとの関係を４
つの領域に区分することによって、流量の測定精度を評
価することについても特徴としている。また、上記４つ
の領域のうち、最もレイノルズ数Ｒｅの小さな領域であ
る第１の領域Ｉと、次にレイノルズ数Ｒｅの小さな領域
である第２の領域IIとの境界部のレイノルズ数Ｒｅを、
流体振動周波数と流量との比例関係が成り立つ下限レイ
ノルズ数Ｒｅ１として評価することを特徴としている。
さらに、上記４つの領域のうち、最もレイノルズ数Ｒｅ
の大きな領域である第４の領域IVと、次にレイノルズ数
Ｒｅの大きな領域である第３の領域IIIとの境界部のレ
イノルズ数Ｒｅを、流体振動周波数と流量との比例関係
が成り立つ上限レイノルズ数Ｒｅ２として評価すること
を特徴としている。

【００４５】以下、上記評価方法についてさらに詳細に
説明する。図４は、測定によって実際に得られた流体振
動の周波数Ｆと、ガス流量（図１のガス供給装置８５に
より空気を使用）Ｑとの関係を両対数方眼紙に表示した
ものであり、その傾きが４５度であることから、周波数
Ｆと、ガス流量Ｑとが比例関係にあることがわかる。な
お、実験条件としては、図３に示す寸法関係において、
ノズル流路２１０の幅Ｗが２．５×１０^−３ｍ、ノズル
流路２１０の助走距離Ｌｎが２．０×１０^−２ｍ、ノズ
ル流路２１０の高さＨ（図示しないが、図３の紙面に直
交する方向の寸法）が７．５×１０^−３ｍ、ジェットの
長さ（ノズル流路２１０からターゲット３までの長さ）
Ｌｊが１．４×１０^−２ｍである。

【００４６】図５は、図４の実験データに基づき、スト
ローハル数Ｓｔとレイノルズ数Ｒｅとを求め、これをプ
ロットしたものである。なお、ストローハル数Ｓｔ及び
レイノルズ数Ｒｅは次の式で表される。

【００４７】

【数１】Ｓｔ＝Ｆ×Ｄ／Ｕ

【数２】Ｒｅ＝Ｕ×Ｄ／ν Ｄ＝４Ｈ×Ｗ／｛２（Ｈ＋Ｗ）｝ ただし、Ｆは流体振動周波数（Ｈｚ）、Ｄはノズル流路
２１０の相当直径（ｍ）、Ｕはノズル流路２１０出口の
平均ガス流速（ｍ／ｓ）、νはガスの運動粘度（ｍ^２／
ｓ）である。

【００４８】図５において、ストローハル数Ｓｔが広範
囲において一定値Ｓｔｃになっており、この一定値Ｓｔ
ｃの範囲で流体振動が安定し、周波数Ｆと流量Ｑとが比
例関係にあることがわかる。また、レイノルズ数Ｒｅが
高くなってくると、ストローハル数Ｓｔがその一定値Ｓ
ｔｃから所定の点Ｐ２を境にして急激に降下してくる。
この点Ｐ２に対応するレイノルズ数Ｒｅを上限レイノル
ズ数Ｒｅ２とすると、Ｒｅ２＝約１．７２×１０^４であ
る。すなわち、レイノルズ数Ｒｅが１．７２×１０^４を
超えると、周波数Ｆと流量Ｑとの比例関係が乱れてくる
と判断できる。一方、レイノルズ数Ｒｅが低くなってく
ると、ストローハル数Ｓｔがその一定値Ｓｔｃから所定
の点Ｐ１を境にして急激に降下してくる。この点Ｐ１に
対応するレイノルズ数Ｒｅを下限レイノルズ数Ｒｅ１と
すると、Ｒｅ１＝約４００である。すなわち、レイノル
ズ数Ｒｅが４００より下がると、周波数Ｆと流量Ｑとの
比例関係が乱れてくると判断できる。

【００４９】したがって、レイノルズ数Ｒｅが約４００
〜約１．７２×１０^４の範囲を超えると、ストローハル
数Ｓｔが一定値Ｓｔｃから降下し始め、周波数Ｆと流量
Ｑとの比例関係が成立しなくなって、流量の測定精度が
悪化することになる。

【００５０】図６は、ノズル流路２１０の圧力損失ΔＰ
とレイノルズ数Ｒｅとの関係を示したものである。これ
らの関係は、下にやや凸の曲線となる。なお、圧力損失
ΔＰは、上述した圧力損失測定装置ＰＤによってノズル
流路２１０の差圧として測定したものである。

【００５１】一方、図７は、上記圧力損失ΔＰから得ら
れたノズル流路２１０の抵抗係数４ｆとレイノルズ数Ｒ
ｅとの関係を示したものである。抵抗係数４ｆは、次の
Fanningの式（数３）から求められる。

【００５２】

【数３】ΔＰ＝４ｆ（１／２）ρＵ^２（Ｌｎ／Ｄ） ただし、ΔＰは圧力損失（Ｐａ）、４ｆは抵抗係数
（−）、ρはガス密度（ｋｇ／ｍ^３）である。

【００５３】図７から、抵抗係数４ｆとレイノルズ数Ｒ
ｅとの関係が直線的に変化する４つの領域よりなること
がわかる。すなわち、レイノルズ数Ｒｅの小さい方から
第１の領域Ｉ、第２の領域II、第３の領域III、第４の
領域IVに区分された状態になる。

【００５４】第１の領域Ｉは、傾きが約−１／２となっ
ている。第２の領域IIは、傾きが約−１／４となってい
る。第３の領域IIIは、第２の領域IIから第４の領域IV
への遷移領域である。第４の領域IVは、傾きがほぼ零で
あり、抵抗係数４ｆがほぼ一定値を示すようになってい
る。

【００５５】第１の領域Ｉでは、ノズル流路２１０内が
ほぼ層流状態にある。この場合、円管では傾きが−１に
なるが、本第１実施例ではノズル流路２１０が矩形であ
り、かつ助走距離Ｌｎが短いことから、傾きが−１／２
になったものと推定できる。一方、第４の領域IVは圧力
損失ΔＰが速度の２乗に比例する２乗抵抗則が成立する
領域である。

【００５６】また、ブラジウスは滑らかな円管の乱流状
態における抵抗係数４ｆに関して次の式（数４）を与え
ている。

【００５７】

【数４】４ｆ＝Ｋ×Ｒｅ^−１／４ Ｋ＝0.3164 上記式（数４）では、レイノルズ数Ｒｅの指数は−１／
４である。また、図７においても第２の領域IIにおける
傾きが−１／４であるから、第２の領域IIにおいては上
記式（数４）に示すものと同様の状態になっていること
がわかる。すなわち、第２の領域IIは、乱流状態で壁面
が滑らかな場合の流動状態に対応する。

【００５８】そして、第２の領域II、すなわち抵抗係数
４ｆがレイノルズ数Ｒｅの−１／４乗に比例する範囲
は、下限のレイノルズ数Ｒｅ１１が約４５０であり、上
限のレイノルズ数Ｒｅが約１．２×１０^４である。ま
た、図５に示すストローハル数Ｓｔとレイノルズ数Ｒｅ
との関係において、ストローハル数Ｓｔが一定値Ｓｔｃ
となる下限レイノルズ数Ｒｅ１が約４００であることか
ら、この下限レイノルズ数Ｒｅ１と、第２の領域IIにお
ける下限のレイノルズ数Ｒｅ１１とがほぼ一致する。し
たがって、ストローハル数Ｓｔの一定値Ｓｔｃを保持す
る下限レイノルズ数Ｒｅ１は、ブラジウスの式（数４）
が成立する下限のレイノルズ数Ｒｅ（第２の領域IIの下
限のレイノルズ数Ｒｅ１１）から推定することができ
る。

【００５９】一方、図７において、２乗抵抗則が成立す
る第４の領域IVが開始するレイノルズ数Ｒｅ１２は、約
１．８５×１０^４である。また、図５に示すストローハ
ル数Ｓｔとレイノルズ数Ｒｅとの関係において、ストロ
ーハル数Ｓｔが一定値Ｓｔｃとなる上限レイノルズ数Ｒ
ｅ２が約１．７２×１０^４であることから、この上限レ
イノルズ数Ｒｅ２と、第４の領域IVの開始するレイノル
ズ数Ｒｅ１２とがほぼ一致する。すなわち、ストローハ
ル数Ｓｔの一定値Ｓｔｃを保持する上限レイノルズ数Ｒ
ｅ２は、２乗抵抗則が成立する開始点のレイノルズ数Ｒ
ｅ（第４の領域IVと第３の領域IIIの境界部のレイノル
ズ数Ｒｅ１２）から推定することができる。

【００６０】したがって、図７に示す抵抗係数４ｆと、
レイノルズ数Ｒｅとの関係において、第２の領域IIの下
限のレイノルズ数Ｒｅ１１以下になったり、第４の領域
IVの開始のレイノルズ数Ｒｅ１２以上になったりする
と、ストローハル数Ｓｔが一定値Ｓｔｃから降下し始
め、周波数Ｆと流量Ｑとの比例関係が成立しなくなっ
て、流量の測定精度が悪化することになる。

【００６１】以上説明したように、流体振動形流量計Ｆ
Ｍの評価方法によれば、ノズル流路２１０の圧力損失Δ
Ｐから求めた抵抗係数４ｆとレイノルズ数Ｒｅとの関係
を求めることにより、抵抗係数４ｆのレイノルズ数Ｒｅ
に対する依存性が明確になる。すなわち、圧力損失ΔＰ
をそのままレイノルズ数Ｒｅと比較した場合には、図６
に示すように、圧力損失ΔＰのレイノルズ数Ｒｅに対す
る依存性が明確でないが、抵抗係数４ｆに変換すること
により、図７に示すように、圧力損失ΔＰのレイノルズ
数Ｒｅに対する依存性を明確にすることができる。した
がって、ノズル流路２１０の圧力損失ΔＰを測定するだ
けで、これを抵抗係数４ｆに変換することにより、ノズ
ル流路２１０を流れる流体の状態をより明確に把握する
ことができるから、流量の測定精度についてより正確
に、かつ容易に評価することができる。

【００６２】そして、抵抗係数４ｆとレイノルズ数Ｒｅ
との関係を４つの領域に明確に区分することができ、そ
の各領域の境界部においてノズル流路２１０を流れる流
体の状態が変化していることがわかる。すなわち、流れ
の状態が悪化していれば、いずれかの境界部から生じる
かが容易に推定することができる。したがって、各領域
の境界部によってノズル流路２１０を流れる流体の状態
をより明確に把握することができるから、流量の測定精
度についてより正確に評価することができる。さらに、
第２の領域IIの下限のレイノルズ数Ｒｅ１１から第４の
領域IVの開始のレイノルズ数Ｒｅ１２までの間にレイノ
ルズ数Ｒｅが存在することにより、周波数Ｆと流量Ｑと
の比例関係が成立し、流量の測定精度が良好であると評
価することができるから、ノズル流路２１０の圧力損失
ΔＰを測定して、これから抵抗係数４ｆを計算するとい
う簡単な操作で、流体振動形流量計ＦＭの測定精度を評
価することができる。

【００６３】したがって、ノズル流路２１０の寸法、例
えば幅Ｗ、高さＨ、助走距離Ｌｎを選択することによ
り、上述した測定精度が良好となるレイノルズ数Ｒｅの
範囲を広げる作業を容易に行うことができるようにな
る。したがって、流体振動形流量計ＦＭの開発が簡単に
なるという顕著な効果を奏する。

【００６４】なお、上記第１実施例においては、実験
上、空気を用いたが、実験に用いた流体振動形流量計Ｆ
Ｍは、空気以外に、ＬＰガスや、その他の気体、液体等
の流体についても流量を測定することが可能であり、ま
たこれらの流体を用いた場合の評価も可能である。

【００６５】また、圧力損失測定装置ＰＤは、ノズルの
圧力損失の他に、例えばノズル出口と排出口、排出口と
外部あるいは流量計全体の差圧の測定に有効である。

【００６６】次に、この発明の第２実施例を図８〜図１
４を参照して説明する。ただし、上記第１実施例の構成
要素と共通する要素には同一の符号を付し、その説明を
簡略化する。

【００６７】この第２実施例で示す流体振動形流量計の
圧力損失測定装置ＰＤは、図８に示すように、ノズル流
路２１０から下流側流路２２０に噴出する流体が下流側
流路２２０に設けられたターゲット３に当たって流体振
動を生じ、さらにこの流体が下流側流路２２０の下流端
の流出口１ｃを通って流出する際の、上記流体振動に基
づき流量を検出するものであって、前記ノズル流路２１
０の上流端と下流端との差圧ΔＰ１、ノズル流路２１０
の下流端と縮流流路（排出流路）８７ａの上流端との差
圧ΔＰ２及び縮流流路８７ａの上流端と下流側外部流路
（外部流路）８６の上流端との差圧ΔＰ３をそれぞれ測
定する圧力計８１を複数設けてなり、各圧力計８１は、
測定範囲の異なるものであって、択一的に上記各差圧Δ
Ｐ１、ΔＰ２、ΔＰ３の測定が可能なように構成されて
いることを特徴としている。

【００６８】以下、圧力損失測定装置ＰＤの構成につい
てさらに詳細に説明する。図８において、８５は流体振
動形流量計ＦＭにガス（流体）としての空気を供給する
ためのガス供給装置であり、８５ｋはエアードライヤ８
５ｃの上流側に配置された比較的目の粗いエアーフィル
タであり、空気中のダストや油粒（ミスト）等について
除去するようになっている。また、エアードライヤ８５
ｃの下流側に配置されたエアーフィルタ８５ｄは、目の
細かいもので構成されており、空気中のダストや油粒
（ミスト）等について微細なものまで確実に除去するよ
うになっている。さらに、８５ｍは各流路に配置され、
空気の温度を測定する熱電対（温度センサ）であり、各
熱電対８５ｍで測定された空気の温度は温度記録計８５
ｎに出力されるようになっている。

【００６９】流量制御装置８５ｆは、８台のものが並列
に接続されており、開閉弁８５ｅによって所定のものが
選択可能になっている。各流量制御装置８５ｆは、それ
ぞれに対応するダイヤル８５ｐによって流量の設定が可
能になっている。８５ｑは流量を表示する表示器であ
る。そして、８つの流通制御装置８５ｆを組み合わせる
ことによって、０〜４７６ｌ／ｍｉｎ（リットル／分）
の流量を流体振動形流量計ＦＭに正確に供給することが
できるようになっている。

【００７０】また、流体振動形流量計ＦＭには、図８及
び図９に示すように、ハウジング１における流入口１ｂ
に対応する位置に、上流側外部流路８５ｒと接続するた
めのガスフィーダ８５ｈが取り付けられており、ハウジ
ング１における流出口１ｃに対応する位置に、下流側外
部流路８６と接続するための下流側継手８７が取り付け
られている。

【００７１】ガスフィーダ８５ｈは、上流側外部流路８
５ｒから流れてくる空気を滑らかに流入口１ｂに供給す
るためのテーパ状の拡流流路８５ｓを備えている。この
ガスフィーダ８５ｈには、その中心線Ｃ上に半円柱８５
ｔが設けられている。半円柱８５ｔは、上流側外部流路
８５ｒから流れてくる空気を左右に滑らかに分流し、ノ
ズル流路２１０に流入する際の空気の乱れを防止するよ
うになっている。一方、下流側継手８７は、流出口１ｃ
から下流側外部流路８６へ空気を滑らかに流出させるた
めのテーパ状の縮流流路８７ａを備えている。

【００７２】さらに、縮流流路８７ａの上流端には、縮
流上流端圧力検出孔８７ｂが開口し、下流側外部流路８
６の上流端には、外部上流端圧力検出孔８６ａが開口し
ている。縮流上流端圧力検出孔８７ｂ及び外部上流端圧
力検出孔８６ａは、直径０．５ｍｍのもので形成されて
おり、それぞれが開口する流路を流れる空気の静圧を測
定するようになっている。

【００７３】上流端圧力検出孔２１０ａは、図８に示す
ように、圧力検出流路８２ａを介して、各圧力計８１の
高圧ポート側をつなぐ圧力検出流路８２ｃに接続されて
いる。下流端圧力検出孔２１０ｂは、圧力検出流路８２
ｂを介して、各圧力計８１の低圧ポート側をつなぐ圧力
検出流路８２ｄに接続されていると共に、圧力検出流路
８２ｂ及び圧力検出流路８２ｅを介して、圧力検出流路
８２ｃにも接続されている。縮流上流端圧力検出孔８７
ｂは、圧力検出流路８２ｆを介して、圧力検出流路８２
ｄに接続されていると共に、圧力検出流路８２ｆ及び圧
力検出流路８２ｇを介して、圧力検出流路８２ｃにも接
続されている。外部上流端圧力検出孔８６ａは、圧力検
出流路８２ｈを介して、圧力検出流路８２ｄに接続され
ている。圧力検出流路８２ａ、８２ｂ、８２ｅ、８２
ｆ、８２ｇ、８２ｈには、開閉弁８２ｉが設けられてい
る。ただし、圧力検出流路８２ｂ、８２ｆに設けられた
開閉弁８２ｉは、それぞれ圧力検出流路８２ｅ、８２ｇ
の分岐部より下流側に配置されている。すなわち、各開
閉弁８２ｉを開閉することにより、上流端圧力検出孔２
１０ａと下流端圧力検出孔２１０ｂとの間の差圧ΔＰ１
や、下流端圧力検出孔２１０ｂと縮流上流端圧力検出孔
８７ｂとの間の差圧ΔＰ２や、縮流上流端圧力検出孔８
７ｂと外部上流端圧力検出孔８６ａとの間の差圧ΔＰ３
を各圧力計８１で測定することが可能になっている。

【００７４】そして、上流端圧力検出孔２１０ａと下流
端圧力検出孔２１０ｂとの間の差圧ΔＰ１は、ノズル流
路２１０の圧力損失ΔＰ１に対応している。下流端圧力
検出孔２１０ｂと縮流上流端圧力検出孔８７ｂとの間の
差圧ΔＰ２は、ノズル流路２１０から噴出する空気がタ
ーゲット３に当たって振動することによる圧力損失ΔＰ
２に対応している。縮流上流端圧力検出孔８７ｂと外部
上流端圧力検出孔８６ａとの間の差圧ΔＰ３は、下流側
継手８７における縮流流路８７ａの圧力損失ΔＰ３に対
応している。

【００７５】また、各圧力計８１による圧力の測定範囲
は、０〜４９０００Ｐａ（９８０００Ｐａに交換可能）
である。

【００７６】上記のように構成された圧力損失測定装置
ＰＤにおいては、開口する開閉弁８２ｉを選択すること
によって、複数の圧力損失ΔＰ１、ΔＰ２、ΔＰ３のい
ずれかを各圧力計８１を用いて簡単にかつ正確に測定す
ることができるから、圧力損失測定のためのコストの低
減を図ることができる。すなわち、圧力損失の測定位置
が代わっても、圧力計８１を接続したり、取り替えたる
する必要がなく、単に開閉弁８２ｉを操作して、測定に
必要な流路を開口するだけでよいので、作業が容易にな
り、この結果、圧力損失測定のためのコストの低減を図
ることができる。

【００７７】また、流体振動形流量計ＦＭに供給する空
気の流量範囲を開閉弁８５ｅによって調整することがで
き、小流量から大流量までの広範囲の流量調整ができ
る。さらに、大流量の流量制御装置８５ｆでは、高い精
度が得られない場合でも、高精度の小流量形の流量制御
装置８５ｆを複数台並列に使用することで、高い精度の
流量を流体振動形流量計ＦＭに供給することができる。
そして、流体振動形流量計ＦＭに供給する流量の精度が
向上することで、上記Fanningの式（数３）で求められ
る抵抗係数４ｆの精度の向上を図ることができる。

【００７８】さらに、空気が通過する流路の複数位置に
熱電対８５ｍを設けているため、温度変化の影響を考慮
しながら圧力損失を検討することができる。しかも、熱
電対８５ｍによる測定は、最大３０点の位置で、ほぼ同
時に測定して温度記録計８５ｎに出力することができる
から、例えば装置が大きくなって配管長が大きくなるよ
うな場合でも、空気の温度変化の影響を正確にチェック
することができる。その他、第１実施例と同様の作用効
果を奏する。

【００７９】なお、上記第２実施例においても、圧力計
８１の台数を７に設定したが、さらに圧力計８１の台数
を増すことにより、圧力損失の測定精度の向上を図るこ
とができると共に、測定範囲を広げることができる。ま
た、圧力計８１の台数を７より少なくしてもよい。一
方、流量制御装置８５ｆについては、８台並列に配置し
たものを示したが、この流量制御装置８５ｆの数につい
てもさらに多くしたり、又は少なくしたりしてもよいこ
とはいうまでもない。

【００８０】次に、圧力損失ΔＰ１、ΔＰ２、ΔＰ３を
測定することによって行う流体振動形流量計ＦＭの評価
方法について説明する。すなわち、この評価方法は、ノ
ズル流路２１０及びこのノズル流路２１０の前後の流路
の圧力損失を測定することにより、各流路の圧力損失の
傾向をとらえ、いずれかの流路の圧力損失から他の流路
の圧力損失を予測することを特徴としている。より具体
的には、図９に示すように、ノズル流路２１０の上流端
（上流端圧力検出孔２１０ａの位置）、ノズル流路２１
０の下流端（下流端圧力検出孔２１０ｂの位置）、流出
口１ｃと下流側外部流路８６との間の縮流流路８７ａの
上流端（縮流上流端圧力検出孔８７ｂの位置）、下流側
外部流路８６の上流端（外部上流端圧力検出孔８６ａ）
の圧力を測定することにより、ノズル流路２１０の圧力
損失ΔＰ１、下流側流路２２０の圧力損失ΔＰ２及び縮
流流路８７ａの圧力損失ΔＰ３の傾向をとらえ、いずれ
かの流路の圧力損失から他の流路の圧力損失を予測する
ことを特徴としている。さらに、ノズル流路２１０の高
さＨと最大流量Ｑ２との関係を把握することにより、必
要とする最大流量Ｑ２に対するノズル流路２１０の高さ
Ｈを求めた後、流体振動形流量計ＦＭの測定精度につい
て評価することを特徴としている。

【００８１】以下、上記評価方法についてさらに詳細に
説明する。図１０は、ガス流量（図８のガス供給装置８
５により空気を使用）Ｑと、上記各圧力損失ΔＰ１、Δ
Ｐ２、ΔＰ３との関係について実験で得られた結果を両
対数方眼紙に表示したものである。なお、実験条件とし
ては、図３に示す寸法関係において、ノズル流路２１０
の幅Ｗが２．５×１０^−３ｍ、ノズル流路２１０の助走
距離Ｌｎが２．０×１０^−２ｍ、ノズル流路２１０の高
さＨ（図示しないが、図３の紙面に直交する方向の寸
法）が１．０×１０^−２ｍ、ジェットの長さ（ノズル流
路２１０からターゲット３までの長さ）Ｌｊが１．４×
１０^−２ｍ、半円柱８５ｔの直径ｄが１．５×１０^−２
ｍである。

【００８２】そして、上記各圧力損失ΔＰ１、ΔＰ２、
ΔＰ３は、三者ともやや下に凸の曲線上に分布する同様
の傾向を示している。ただし、ノズル流路２１０の圧力
損失ΔＰ１が最も大きく、縮流流路８７ａの圧力損失Δ
Ｐ３、ターゲット３に当たって振動することによる圧力
損失ΔＰ２の順で小さくなっている。すなわち、ΔＰ１
＞ΔＰ３＞ΔＰ２となっている。また、圧力損失ΔＰ３
は圧力損失ΔＰ１の約１／１０、圧力損失ΔＰ２は圧力
損失ΔＰ１の約１／２０となっている。したがって、圧
力損失ΔＰ１に約１０％あるいは５％を乗ずることによ
りノズル流路２１０より下流側の流路、特にノズル流路
２１０の出口から流出口１ｃまでの部分及び縮流流路８
７ａの圧力損失を予測することができる。

【００８３】したがって、流体振動形流量計ＦＭの各部
の圧力損失の傾向が明らかとなり、流体振動形流量計Ｆ
Ｍの設計時の圧力損失の予測ができる。また、例えばノ
ズル流路２１０の圧力損失ΔＰ１を測定することで、そ
れ以降の流路の圧力損失や、全体の圧力損失を見積もる
ことができる。さらに、下流側流路２２０の圧力損失Δ
Ｐ２を知ることによって、ターゲット３の部分の圧力損
失を知ることができるので、ターゲット３を設計する上
で極め有利となる。よって、流体振動形流量計ＦＭを新
たに設計する際に極めて有利である。

【００８４】一方、図１１は、上述した寸法の流体振動
形流量計ＦＭを用いて流体振動の周波数Ｆと、ガス流量
（図８のガス供給装置８５により空気を使用）Ｑを測定
し、これらの関係を両対数方眼紙に表示したものであ
り、その傾きが４５度であることから、流体振動周波数
Ｆと、ガス流量Ｑとが良好な比例関係にあることがわか
る。そして、流量Ｑが最小流量Ｑ１＝０．０９ｍ^３／ｈ
以下になると、プロットした点が４５度の傾きの直線か
ら逸れる。また、流量Ｑが最大流量Ｑ２＝６．７ｍ^３／
ｈ付近でピークとなる現象が現れ、これ以上になるとプ
ロットした点が４５度の傾きの直線から逸れる。

【００８５】図１２は、図１１の実験データに基づき、
ストローハル数Ｓｔとレイノルズ数Ｒｅとを求め、これ
らをプロットしたものである。この図１２において、ス
トローハル数Ｓｔが広範囲にわたって一定値Ｓｔｃにな
っており、この一定値Ｓｔｃの範囲で流体振動が安定
し、流体振動周波数Ｆと流量Ｑとが良好な比例関係にあ
ることがわかる。また、レイノルズ数Ｒｅが高くなる
と、ストローハル数Ｓｔがその一定値Ｓｔｃから所定の
点Ｐ２を境にして急激に降下してくる。この点Ｐ２に対
応するレイノルズ数Ｒｅを上限レイノルズ数Ｒｅ２とす
ると、Ｒｅ２＝約１．９×１０^４である。すなわち、レ
イノルズ数Ｒｅが１．９×１０^４を超えると、周波数Ｆ
と流量Ｑとの比例関係が悪くなると判断できる。

【００８６】一方、レイノルズ数Ｒｅが低くなると、ス
トローハル数Ｓｔがその一定値Ｓｔｃから所定の点Ｐ１
を境にして急激に降下してくる。この点Ｐ１に対応する
レイノルズ数Ｒｅを下限レイノルズ数Ｒｅ１とすると、
Ｒｅ１＝約２６０である。すなわち、レイノルズ数Ｒｅ
が２６０より下がると、流体振動周波数Ｆと流量Ｑとの
比例関係が低下すると判断できる。

【００８７】したがって、レイノルズ数Ｒｅが約２６０
〜約１．９×１０^４の範囲を超えると、ストローハル数
Ｓｔが一定値Ｓｔｃから降下し始め、流体振動周波数Ｆ
と流量Ｑとの比例関係が成立しなくなって、流量の測定
精度が悪化することになる。

【００８８】図１３は、上記最大流量Ｑ２について、ノ
ズル流路２１０の高さ（厚さ）Ｈに対する依存性を実験
的に測定した結果を示している。この図から、最大流量
Ｑ２は、ノズル流路２１０の高さ（厚さ）Ｈに比例して
増大することがわかる。

【００８９】図１４は、ノズル流路２１０の抵抗係数４
ｆと、レイノルズ数Ｒｅの関係を両対数紙上に示したも
のである。図１４から、抵抗係数４ｆとレイノルズ数Ｒ
ｅの関係が直線で近似できる３領域と変遷過程にある１
領域よりなることがわかる。すなわち、レイノルズ数Ｒ
ｅの小さい方から第１の領域Ｉ、第２の領域II、第３の
領域III、第４の領域IVに区分される。

【００９０】第１の領域Ｉは、傾きが約−１／２となっ
ている。第２の領域IIは、傾きが約−１／４となってい
る。第３の領域IIIは、第２の領域IIから第４の領域IV
への遷移領域である。第４の領域IVは、傾きがほぼ零で
あり、抵抗係数４ｆがほぼ一定値を示すようになってい
る。

【００９１】そして、第１の領域Ｉと第２の領域IIとの
境界のレイノルズ数Ｒｅ１１は、約３４０であり、図１
２に示す下限レイノルズ数Ｒｅ１の２６０とほぼ一致す
る。また、第４の領域IVの開始するレイノルズ数Ｒｅ１
２は、約２．２３×１０^４であり、図１２に示す上限レ
イノルズ数Ｒｅ２の１．９×１０^４とほぼ一致する。

【００９２】したがって、図１４に示す抵抗係数４ｆ
と、レイノルズ数Ｒｅの関係において、第２の領域IIの
下限のレイノルズ数Ｒｅ１１以下になったり、第４の領
域IVの開始のレイノルズ数Ｒｅ１２以上になると、スト
ローハル数Ｓｔが一定値Ｓｔｃから降下し始め、流体振
動周波数Ｆと流量Ｑとの比例関係が成立しなくなって、
流量の測定精度が悪化することになる。すなわち、図１
４からも、比例限度内に入る上述した最小流量Ｑ１から
最大流量Ｑ２までの範囲を明らかにすることができる。

【００９３】また、図１３からは、最大流量Ｑ２に対応
するノズル流路２１０の高さＨを求めることができる。
したがって、必要とする最大流量Ｑ２が決まれば、図１
３からノズル流路２１０の高さＨが求まり、かつ図１４
から最小流量Ｑ１が明らかになる。すなわち、要求する
最大流量Ｑ２が決まれば、ノズル流路２１０の高さＨ及
び流量計測の限界値（流量計のレンジアビリティ）が明
らかになる。よって、流体振動形流量計ＦＭの開発コス
トの低減を図ることができる。

【００９４】なお、図１３においてプロットした点は直
線上にあるため、この直線を延長することによって、よ
りノズル流路２１０の高さＨの大きい流体振動形流量計
ＦＭや、よりノズル流路２１０の高さＨの小さい流体振
動形流量計ＦＭの最大流量Ｑ２を見積もることができ
る。すなわち、図１３でプロットした点の範囲を超えて
最大流量Ｑ２に対応するノズル流路２１０の高さＨを正
確に予測することができる。このことは、実際にある既
存の圧力損失測定装置ＰＤでは、改造しなければ、測定
困難の場合に有効になる。しかも、試作することなくノ
ズル流路２１０の高さＨを確定し、流体振動形流量計Ｆ
Ｍのレンジアビリティも見積もることができることか
ら、設計工数の削減を図る上で極めて有利である。

【００９５】なお、上記第２実施例においても、実験
上、空気を用いたが、実験に用いた流体振動形流量計Ｆ
Ｍは、空気以外に、ＬＰガスや、その他の気体、液体等
の流体についても流量を測定することが可能であり、ま
たこれらの流体を用いた場合の評価も可能である。

【００９６】

【発明の効果】請求項１に係る発明においては、ノズル
流路の圧力損失から求めた抵抗係数とレイノルズ数との
関係をみることにより、抵抗係数のレイノルズ数に対す
る依存性が明確になる。すなわち、圧力損失をそのまま
レイノルズ数と比較した場合には、圧力損失のレイノル
ズ数に対する依存性が明確でないが、抵抗係数に変換す
ることにより、圧力損失のレイノルズ数に対する依存性
を明確にすることができる。したがって、ノズル流路の
圧力損失を測定するだけで、これを抵抗係数に変換する
ことにより、ノズル流路を流れる流体の状態をより明確
に把握することができるから、流量の測定精度について
より正確に、かつ容易に評価することができる。

【００９７】請求項２に係る発明においては、抵抗係数
とレイノルズ数との関係を４つの領域に区分しているか
ら、各領域の境界部が明確であり、かつその境界部にお
いてノズル流路を流れる流体の状態変化が明確になる。
すなわち、流れの状態が悪化していれば、どの境界部か
ら生じているかが容易に推定することができる。したが
って、各領域の境界部によってノズル流路を流れる流体
の状態をより明確に把握することができるから、流量の
測定精度についてより正確に、かつ容易に評価すること
ができる。

【００９８】請求項３に係る発明においては、４つの領
域のうち、最もレイノルズ数の小さな領域である第１の
領域と、次にレイノルズ数の小さな領域である第２の領
域との境界部のレイノルズ数を、流体振動周波数と流量
との比例関係が成り立つ下限レイノルズ数として評価し
ているから、測定可能な最小流量についてより正確に、
かつ容易に評価することができる。

【００９９】請求項４に係る発明においては、４つの領
域のうち、最もレイノルズ数の大きな領域である第４の
領域と、次にレイノルズ数の大きな領域である第３の領
域との境界部のレイノルズ数を、流体振動周波数と流量
との比例関係が成り立つ上限レイノルズ数として評価し
ているから、測定可能な最大流量についてより正確に、
かつ容易に評価することができる。

【０１００】請求項５に係る発明においては、ノズル流
路の上流端と下流端との差圧を測定する圧力計を複数設
けてなり、各圧力計は測定範囲の異なるものであり、択
一的に前記差圧の測定が可能になっているから、例えば
差圧が小さいときには低圧を測定可能な圧力計で測定す
ることができ、差圧が大きいときには高圧を測定可能な
圧力計で測定することができる。したがって、ノズル流
路の圧力損失を極めて正確に測定することができる。そ
して、例えばノズル流路の差圧を測定して流体振動形流
量計の測定精度について評価する場合には、その評価を
正確に行うことができるようになる。

【０１０１】請求項６に係る発明においては、ノズル流
路及びその前後の流路の圧力損失の傾向をとらえること
により、例えばノズル流路の流路の圧力損失を予測する
ことができる。したがって、一部分の圧力損失により、
他の部分の圧力損失を見積もることができると共に、全
圧力損失も予測することができる。よって、流体振動形
流量計を新たに設計する際に極めて有利になる。

【０１０２】請求項７に係る発明においては、ノズル流
路の上流端と下流端との間の差圧によってノズル流路の
圧力損失を検出することができる。また、ノズル流路の
下流端と排出流路の上流端との間の差圧によって噴流が
ターゲットに当たって振動することによる圧力損失を検
出することができる。さらに、排出流路の上流端と外部
流路の上流端との間の差圧によって排出流路の圧力損失
を検出することができる。そして、これらの圧力損失に
ついて相対的な傾向をつかむことができるから、いずれ
かの流路の圧力損失から他の流路の圧力損失を予測する
ことができる。よって、流体振動形流量計を新たに設計
する際に極めて有利になる。

【０１０３】請求項８に係る発明においては、ノズル流
路の高さと最大流量との関係を把握することにより、必
要とする最大流量を得るための上記高さを容易に求める
ことができる。そして、この高さを求めた後は上述した
請求項１、２、３又は４に係る発明によって流量の測定
範囲を容易に評価することができる。したがって、流体
振動形流量計の開発コストの低減を図ることができる。

【０１０４】請求項９に係る発明においては、ノズル流
路の上流端と下流端との差圧や、ノズル流路の下流端と
排出流路の上流端との差圧や、排出流路の上流端と外部
流路の上流端との差圧について、各圧力計を用いて個々
に測定することができる。すなわち、上述した複数の差
圧について、各圧力計を用いて簡単に測定することがで
きるから、圧力損失測定のためのコストの低減を図るこ
とができる。しかも、例えば差圧が小さいときには低圧
を測定可能な圧力計で測定することができ、差圧が大き
いときには高圧を測定可能な圧力計で測定することがで
きるから、圧力損失を極めて正確に測定することができ
る。そして、この圧力損失を用いて流体振動形流量計の
測定精度について評価する場合には、その評価を正確に
行うことができるという利点がある。

【０１０５】請求項１０に係る発明においては、流体振
動形流量計に供給する流量を、流量制御装置を一つある
いは複数選択することによって、広範囲にわたって正確
に調整することができる。そして、大流量の流量制御装
置では、高い精度が得られない場合でも、高精度の小流
量型の流量制御装置を複数台使用することで、高い精度
の流量を流体振動形流量計に供給することができる。

【０１０６】請求項１１に係る発明においては、流体が
通過する流路の複数位置に温度センサを設けているた
め、流体の温度変化の影響を考慮しながら圧力損失を検
討することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施例として示した流体振動形
流量計の圧力損失測定装置を示す説明図である。

【図２】同圧力損失測定装置によってノズル流路の圧力
損失を測定する対象としての流体振動形流量計の内部を
示す平面図である。

【図３】同流体振動形流量計を示す要部破断平面図であ
る。

【図４】同流体振動形流量計を用いて行った実験の結果
を示す図であって、流体振動の周波数と流量との関係を
示す図である。

【図５】同流体振動形流量計を用いて行った実験の結果
を示す図であって、ストローハル数とレイノルズ数との
関係を示す図である。

【図６】同流体振動形流量計を用いて行った実験の結果
を示す図であって、ノズル流路の圧力損失とレイノルズ
数との関係を示す図である。

【図７】同流体振動形流量計を用いて行った実験の結果
を示す図であって、ノズル流路の抵抗係数とレイノルズ
数との関係を示す図である。

【図８】この発明の第２実施例として示した流体振動形
流量計の圧力損失測定装置を示す説明図である。

【図９】同圧力損失測定装置によって圧力損失を測定す
る対象としての流体振動形流量計の内部を示す平面図で
ある。

【図１０】同流体振動形流量計を用いて行った実験の結
果を示す図であって、流量と各部分の圧力損失との関係
を示す図である。

【図１１】同流体振動形流量計を用いて行った実験の結
果を示す図であって、流体振動の周波数と流量との関係
を示す図である。

【図１２】同流体振動形流量計を用いて行った実験の結
果を示す図であって、ストローハル数とレイノルズ数と
の関係を示す図である。

【図１３】同流体振動形流量計を用いて行った実験の結
果を示す図であって、ノズル流路の高さと最大流量との
関係を示す図である。

【図１４】同流体振動形流量計を用いて行った実験結果
を示す図であって、ノズル流路の抵抗係数とレイノルズ
数との関係を示す図である。

【符号の説明】

１ｃ 流出口 ３ ターゲット ４ｆ 抵抗係数 ８１ 圧力計 ８５ｆ 流量制御装置 ８５ｍ 熱電対（温度センサ） ８６ 下流側外部流路（外部流路） ８７ａ 縮流流路（排出流路） ２１０ ノズル流路 ２２０ 下流側流路 ＦＭ 流体振動形流量計 Ｈ ノズル流路の高さ ＰＤ 圧力損失測定装置 Ｑ２ 最大流量 Ｒｅ レイノルズ数 Ｒｅ１ 下限レイノルズ数 Ｒｅ２ 上限レイノルズ数 ΔＰ 圧力損失 Ｉ 第１の領域 II 第２の領域 III 第３の領域 IV 第４の領域

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ノズル流路から噴出する噴流の流体振動
   に基づき流量を検出する流体振動形流量計の評価方法で
   あって、 実際に測定した前記ノズル流路の圧力損失から同ノズル
   流路の抵抗係数を求め、この抵抗係数とレイノルズ数と
   の関係から、流量の測定精度を評価することを特徴とす
   る流体振動形流量計の評価方法。
2. 【請求項２】 抵抗係数とレイノルズ数との関係を４つ
   の領域に区分することによって、流量の測定精度を評価
   することを特徴とする請求項１記載の流体振動形流量計
   の評価方法。
3. 【請求項３】 ４つの領域のうち、最もレイノルズ数の
   小さな領域である第１の領域と、次にレイノルズ数の小
   さな領域である第２の領域との境界部のレイノルズ数
   を、 流体振動周波数と流量との比例関係が成り立つ下限レイ
   ノルズ数として評価することを特徴とする請求項２記載
   の流体振動形流量計の評価方法。
4. 【請求項４】 ４つの領域のうち、最もレイノルズ数の
   大きな領域である第４の領域と、次にレイノルズ数の大
   きな領域である第３の領域との境界部のレイノルズ数
   を、 流体振動周波数と流量との比例関係が成り立つ上限レイ
   ノルズ数として評価することを特徴とする請求項２又は
   請求項３記載の流体振動形流量計の評価方法。
5. 【請求項５】 ノズル流路から噴出する噴流の流体振動
   に基づき流量を検出する流体振動形流量計の圧力損失測
   定装置であって、 前記ノズル流路の上流端と下流端との差圧を測定する圧
   力計を複数設けてなり、 各圧力計は、測定範囲の異なるものであって、択一的に
   上記差圧の測定が可能なように構成されていることを特
   徴とする流体振動形流量計の圧力損失測定装置。
6. 【請求項６】 ノズル流路から噴出する噴流の流体振動
   に基づき流量を検出する流体振動形流量計の評価方法で
   あって、 前記ノズル流路及びこのノズル流路の前後の流路の圧力
   損失を測定することにより、各流路の圧力損失の傾向を
   とらえ、いずれかの流路の圧力損失から他の流路の圧力
   損失を予測することを特徴とする流体振動形流量計の評
   価方法。
7. 【請求項７】 ノズル流路から下流側流路に噴出する流
   体が下流側流路に設けられたターゲットに当たって流体
   振動を生じ、さらにこの流体が下流側流路の流出口を通
   って流出するようになっている流体振動形流量計の評価
   方法であって、 前記ノズル流路の上流端、前記ノズル流路の下流端、前
   記流出口を外部流路に接続するための排出流路の上流
   端、前記外部流路の上流端の圧力を測定することによ
   り、ノズル流路の圧力損失、下流側流路の圧力損失及び
   排出流路の圧力損失の傾向をとらえ、上記いずれかの流
   路の圧力損失から他の流路の圧力損失を予測することを
   特徴とする流体振動形流量計の評価方法。
8. 【請求項８】 ノズル流路から噴出する噴流の流体振動
   に基づき流量を検出する流体振動形流量計の評価方法で
   あって、 ノズル流路の高さと最大流量との関係を把握することに
   より、必要とする最大流量に対するノズル流路の高さを
   求めた後、請求項１、２、３又は４記載の流体振動形流
   量計の評価方法を用いて評価することを特徴とする流体
   振動形流量計の評価方法。
9. 【請求項９】 ノズル流路から下流側流路に噴出する流
   体が下流側流路に設けられたターゲットに当たって流体
   振動を生じ、さらにこの流体が下流側流路の流出口を通
   って流出するようになっている流体振動形流量計の圧力
   損失測定装置であって、 前記ノズル流路の上流端と下流端との差圧、ノズル流路
   の下流端と排出流路の上流端との差圧及び排出流路の上
   流端と外部流路の上流端との差圧をそれぞれ測定する圧
   力計を複数設けてなり、 各圧力計は、測定範囲の異なるものであって、択一的に
   上記各差圧の測定が可能なように構成されていることを
   特徴とする流体振動形流量計の圧力損失測定装置。
10. 【請求項１０】 流体振動形流量計に供給する流量を制
    御する流量制御装置を複数設けてなり、 各流量制御装置は選択可能に配置されていることを特徴
    とする請求項５又は９記載の流体振動形流量計の圧力損
    失測定装置。
11. 【請求項１１】 流体が流れる流路に沿って、流体の温
    度を測定する複数の温度センサが配置されていることを
    特徴とする請求項５、９又は１０記載の流体振動形流量
    計の圧力損失測定装置。