JP2000205906A

JP2000205906A - フルイディック型流量計

Info

Publication number: JP2000205906A
Application number: JP11007477A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Iechi; 洋之家地; Toshiyuki Takamiya; 敏行高宮
Original assignee: Ricoh Elemex Corp; Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Elemex Corp; Ricoh Co Ltd
Priority date: 1999-01-14
Filing date: 1999-01-14
Publication date: 2000-07-28

Abstract

(57)【要約】【課題】流量０から高流量域まで流量測定可能にす
る。【解決手段】フルイディック型流量計１１では、ノズ
ル１５の噴出口から噴出流体が噴出され、噴出流体の流
れである噴流の一部は、フルイディック振動素子１６内
で帰還流路Ｒに沿って反転して帰還流となり、帰還流
は、ノズル１５から新たに噴出された噴流に、エネルギ
ーを付与し、これにより発生する流体振動の振動数に基
づいて流量が算出される。ここで、帰還流路Ｒの形状に
は、動径関数の軌跡の形状が用いられている。このよう
な帰還流路Ｒでは流体が滑らかに流れて境界層の剥離が
起こらず、不要な渦が発生しない。これにより、フルイ
ディック流体振動による圧力波の雑音発生やエネルギー
ロスによる測定精度低下を防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガス等の流体の流
量検出に用いられるフルイディック型流量計に関する。

【０００２】

【従来の技術】フルイディック型流量計は、従来、都市
ガス或いはＬＰＧ用の流量計として広く利用されている
膜式流量計に代わるものとして、近年、提案されてきて
いる。

【０００３】膜式流量計は、機械的可動部分が多く構造
が複雑であるために製造コストが高く、また、耐久性に
ついても課題を抱えており、さらに、例えば、バケツで
何杯、と計量・積算するような原理であることから、前
述のバケツにあたるそれなりの容積を必要とするため大
型で、各家庭の戸外に設置するに際して美観を損なうと
いった不都合があり、またさらに、可動部分の設置方向
に制約がある。

【０００４】膜式流量計に対してフルイディック型流量
計は、機械的可動部分がなく、安価で、小型化可能であ
り、取り付けに際して方向性を問わない。

【０００５】ここで、フルイディック型流量計１の発振
原理を図５を参照して説明する。流体流入口２と流体流
出口３とを結ぶ経路上に、上流側より順に、セットリン
グスペース４、ノズル５、フルイディック振動素子６が
形成されている。さらに、フルイディック振動素子６内
には、ノズル５の中心線の延長線上に位置させて誘振子
７が設けられ、誘振子７と流体流出口３との間に、誘振
子７を囲むような形状のエンドブロック８が設けられて
いる。

【０００６】これにより、流体流入口２から流入する流
体は、セットリングスペース４で二次元的な流れに整流
され、ノズル５を通って、フルイディック振動素子６内
へ噴出される。

【０００７】ノズル５から噴出される整流された流体の
流れである噴流は、誘振子７に当たることにより、誘振
子７を挟む二方向に分かれるが、ある流量を超えると、
誘振子７の背後にできる渦の不安定性によって、前述の
誘振子７を挟む二方向のどちらかへ偏って流れる。その
ため、エンドブロック８にぶつかった流れは、エンドブ
ロック８の前面形状及びフルイディック振動素子６の側
壁６ａの形状に沿って形成される帰還流路を流れる帰還
流としてノズル５の噴出口に達し、噴流に略直行する方
向からぶつかる。帰還流は、噴流にぶつかることによっ
て、噴流の方向を最初の偏り方向の逆の方向へ偏らせ
る。

【０００８】このような噴流の偏り方向の変化は、規則
的に繰り返され、単位時間あたりに噴流の偏り方向が変
化する回数すなわち振動数は、流量の増加に対して直線
的に増加する。すなわち、流量と振動数との間には直線
的な関係（線形性）がある。

【０００９】そして、ノズル５の噴出口の近傍に設けら
れた一対の圧力検出孔９に生じる圧力変化を圧力検出機
構により検出し、その変化の周期から、噴流の偏り方向
の変化の振動数が求められ、この振動数に基づいて流量
を算出する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】これまでに提案されて
きたフルイディック型流量計は、低流量域では測定精度
を高く保つことができず、低流量域での測定はフローセ
ンサで補う等の対応が取られている。

【００１１】しかし、近年、流量測定可能域が広いフル
イディック型流量計が望まれており、流量０から高流量
域までの測定をフルイディック型流量計のみで実現しよ
うとする動きが活発になってきている。

【００１２】特開平８−１４５７４５号公報記載の提案
では、誘振子のノズルに対向する面を曲率半径が小さな
円弧で構成することにより圧力損失を小さくし、帰還流
による流体エネルギーのフィードバック効果を高めてお
り、これにより、流体振動現象により生じた交番圧力波
の振幅を大きくすることができるので、これまでの提案
でできなかった低流量域での測定が可能であるとしてい
る。

【００１３】また、特開平７−２２９７７２号公報記載
の提案では、エンドブロックを用いず、その代わりとな
る曲面を、誘振子の背後のフルイディック振動素子の側
壁に形成することにより、フルイディック振動素子内の
流速を速く保ち、噴流の動圧と静圧との差圧が従来のフ
ルイディック型流量計と比べて大きくなるので、圧力検
出孔に生じる圧力差に起因する圧力検出機構の信号が大
きくなり、精度のよい測定ができ、これにより、これま
での提案でできなかった低流量域での測定が可能である
としている。

【００１４】しかしながら、これらの提案は、ノズルか
ら噴出した噴流の帰還エネルギーがフルイディック振動
素子内での渦発生などによってロスされる程度を抑えて
いるに過ぎず、したがって、噴流の流速が低くなればな
るほど、流体振動現象により生じる交番圧力波の振幅は
小さくなり、測定精度が低下していく。

【００１５】つまり、これらの提案でも、低流量域にお
ける噴流の流速を高めるために用いられる手段は、連続
した流れにおいて流管の断面積が大きいところは流速が
低く逆に流管の断面積が小さいところでは流速が高いと
いう流体の連続の式から容易に想像できる手段、すなわ
ち、ノズル断面積を小さくすることによって同じ流量で
あっても流速を高くするという従来行われている手段に
他ならない。

【００１６】そして、ノズル断面積を小さくするという
手段では、流体の高速化は可能であるが、外部摩擦が大
きくなり、また、エネルギー損失を圧力損失に書き直し
たΔＰは、流速の二乗に比例するので、流速を高くする
ことによって運動エネルギーを大きくしても、エネルギ
ー損失も大きくなるので相殺され、必ずしも噴流の帰還
エネルギーを高めることにはならない。

【００１７】このことは、帰還流の初速のエネルギーを
大きくすることによって測定流量範囲を広くする、或い
は、測定精度を向上させようとする技術概念では、流量
測定可能域が流量０から高流量域までを満たすようなフ
ルイディック型流量計の実現が困難であることを示して
いる。

【００１８】エネルギーロスには、流体の粘性が大きく
かかわっている。流れの中に物体が置かれているとき、
流体の粘性の作用が強く現れるのは、物体の表面を覆う
極めて薄い層状の境界層に限られる。

【００１９】薄い境界層内では、流速が物体の表面での
値０から境界層の外側の値まで急激に変わるので、大き
な速度勾配ができる。

【００２０】境界層は、物体の前端での厚さは０か極め
て小さいのが一般的であり、流れが物体の表面に沿って
進むに従って、厚さを増していく。これを境界層の発達
という。境界層が発達するのは、物体の表面と流体との
間の摩擦の影響が流体の内部に深く及んでいくからであ
る。

【００２１】境界層内の流れが層流であるときには、層
流境界層といい、乱流であるときには乱流境界層とい
う。乱流境界層であっても、物体の表面に極めて近い部
分では層流が保たれ、層流低層をなすことが知られてい
る。層流から乱流へのこの移り変わりを遷移という。遷
移は、流れの方向に空間的な広がりを持ち、その領域を
遷移領域という。また、条件によっては遷移が起こらず
に、境界層が全面的に層流に保たれることが知られてい
る。

【００２２】一般的には、境界層の流れが物体の表面に
沿って物体の後端まで進むことはなく、途中で物体の表
面から剥がれ、それより下流側では渦を伴い大きく混乱
した流れになる。これを境界層の剥がれ或いは境界層の
剥離という。境界層が剥離すると、その位置では物体の
表面の流速の速度ベクトルは流体の流れの逆になる。つ
まり、境界層の剥離は、部分的な流体の逆流を起こし、
その結果、渦を生じ、物体の抗力を増大させる。そし
て、流量計などに応用した場合には、性能・機能の低下
を招くことになる。逆に言えば、流体の剥離を防ぐこと
により、流体のエネルギーロスを防止・低減できること
になる。

【００２３】本発明は、流量測定可能域を流量０から高
流量域までに拡大することを目的とする。

【００２４】また本発明は、低流量域での測定精度を向
上させることを目的とする。

【００２５】さらに本発明は、低流量域で測定精度を低
下させる要因の一つである帰還流のエネルギー不足の原
因となるエネルギーロスを抑えることを目的とする。

【００２６】また本発明は、低流量域で測定精度を低下
させる要因の一つである帰還流のエネルギー不足を解消
するために、積極的に帰還流を加速させてエネルギーを
増幅させることによって、コアンダ効果を促進し、噴流
への帰還流のエネルギーの付与を効率的にすることを目
的とする。

【００２７】また本発明は、エネルギーロスの原因とな
る不要な渦の発生を抑制することを目的とする。

【００２８】さらに本発明は、不要な渦の発生による雑
音発生及び圧力損失を低減することを目的とする。

【００２９】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明のフ
ルイディック型流量計は、流体流入口を備えるセットリ
ングスペースと、流体流出口を備えるフルイディック振
動素子と、前記セットリングスペースと前記フルイディ
ック振動素子とを連通するノズルとを有し、前記セット
リングスペースから前記ノズルを通って流体が噴出され
る前記フルイディック振動素子内でコアンダ効果により
発生する流体振動の振動数に基づいて流量を算出するフ
ルイディック型流量計において、前記ノズルから噴出さ
れた流体の一部が前記フルイディック振動素子内で反転
した帰還流体が流れる経路である帰還流路の形状に、動
径関数の軌跡の形状が用いられている。

【００３０】したがって、帰還流路が動径関数に基づい
て形成されていることにより、この帰還流路を流れる流
体は帰還流路を流体力学的に滑らかに流れ、摩擦損失に
よるエネルギーロスが小さくなる。

【００３１】請求項２記載の発明は、請求項１記載のフ
ルイディック型流量計であって、前記動径関数は、角速
度一定の正弦的な変化をする。

【００３２】したがって、動径関数としては比較的単純
な式となり、帰還流路の形状を容易に定義できるため、
帰還流路を形成し易い。

【００３３】請求項３記載の発明は、請求項２記載のフ
ルイディック型流量計であって、前記動径関数は、開始
点をｒ₀、拡大率を任意の定数ｍ、変数を変域が−２π
＜θ＜２πである角度θとしたとき、ｒ＝ｒ₀＋ｍθで
表される。

【００３４】したがって、ｒ₀及びｍを決定して動径関
数ｒをθの変化する範囲である変域で展開することによ
り、請求項２に記載の軌跡を実現することができる。

【００３５】請求項４記載の発明のフルイディック型流
量計は、流体流入口を備えるセットリングスペースと、
流体流出口を備えるフルイディック振動素子と、前記セ
ットリングスペースと前記フルイディック振動素子とを
連通するノズルとを有し、前記セットリングスペースか
ら前記ノズルを通って流体が噴出される前記フルイディ
ック振動素子内でコアンダ効果により発生する流体振動
の振動数に基づいて流量を算出するフルイディック型流
量計において、前記ノズルから噴出された流体の一部が
前記フルイディック振動素子内で反転した帰還流体が流
れる経路である帰還流路が、一定の角速度で回転する半
直線上をこの半直線上の開始点から一定の速度で移動す
る点の軌跡に沿って形成されている。

【００３６】したがって、帰還流路は、角速度一定で展
開伸張された加速度的な広がりを有する形状に形成され
ているため、帰還流路を流れる帰還流は、境界層の剥離
を起こさずに円滑に速度境界層が発達し、しかも流速が
加速されていくことになるので、摩擦損失によるエネル
ギーロスが小さくなり、噴流の帰還エネルギーが高めら
れる。

【００３７】請求項５記載の発明は、請求項１，２，３
又は４記載のフルイディック型流量計であって、前記帰
還流路は、前記ノズルを幅方向に二等分する中心線上に
前記中心線に対して線対称である凹面を対向させた誘振
子が設けられ、前記中心線と前記凹面との交点を開始点
として前記中心線に対して線対称に展開された前記軌跡
上に、前記ノズルの噴出口と前記誘振子の背後に配置さ
れるエンドブロックと前記フルイディック振動素子の側
壁とが設けられることによって形成されている。

【００３８】したがって、誘振子を開始点とし、エンド
ブロックとフルイディック振動素子の側壁とに沿って、
帰還流路が形成される。

【００３９】請求項６記載の発明は、請求項１，２，３
又は４記載のフルイディック型流量計であって、前記帰
還流路は、前記ノズルを幅方向に二等分する中心線上に
前記中心線に対して線対称である凹面を対向させた誘振
子が設けられ、前記中心線と前記凹面との交点を開始点
として前記中心線に対して線対称に展開された前記軌跡
上に、前記ノズルの噴出口と前記フルイディック振動素
子の側壁とが設けられることによって形成されている。

【００４０】したがって、誘振子を開始点とし、フルイ
ディック振動素子の側壁に沿って帰還流路が形成され
る。

【００４１】

【発明の実施の形態】本発明のフルイディック型流量計
の第一の実施の形態について、図１〜図３に基づいて説
明する。

【００４２】図１は、本実施の形態で流路の形状として
用いる曲線であり、この曲線は時間について角速度ωの
正弦的な変化をする形状になっている。正弦波の演算子
的な表現法にオイラーの公式があるが、正弦波cosωt
は、普通、ｅⁱ ^ω ^tと表す。ｅⁱ ^ω ^t＝cosωｔ＋sinωｔで
ある。物理的には、実数部が物理的な量を表すことにな
るが、本実施の形態では、時間について角速度ωの正弦
的な変化をする形状のヒントにした。すなわち、平面上
に直交座標系をとり、一つの複素数ｚ＝ｘ＋ｉｙ（ｘ，
ｙは実数）に対して平面上の点（ｘ，ｙ）を対応させれ
ば、すべての複素数を平面上の点として一対一に表され
ることが知られているが、複素平面上の単位円の軌跡を
時間について角速度ωの正弦的な変化をさせながら拡大
させることができれば、流体の流れに対して滑らかにな
ると考えた。言い換えれば、境界層が物体表面から剥が
れるのを防ぐことができると考えた。

【００４３】図１は、ｒ₀を開始点、拡大率を任意の定
数ｍ、変数を角度θとした動径関数（極関数）ｒ＝ｒ₀
＋ｍθを、ｘ＝ｒcosθ、ｙ＝ｒsinθとして、ｘｙ平面
上に表した図である。図１に示した動径関数ｒでは、ｒ
₀＝０、ｍ＝３、θを変化させる範囲すなわち変域は０
≦θ≦２π（ラジアン）である。

【００４４】動径関数ｒは、現象的には、開始点ｒ₀を
中心に一定の角速度で回転している開始点ｒ₀を含む直
線上を一定の速度で運動する物体の軌跡をトレースした
線としてイメージされる。つまり、角速度一定で展開伸
張された螺旋形状であるので、動径関数ｒが表す軌跡上
に流路を形成した場合、その流路を流れる流体は、加速
度的な広がりを感じることになる。

【００４５】したがって、動径関数ｒが表す軌跡に沿っ
て形成された流路では、この流路を形成する壁部材の表
面を覆う境界層が剥離を伴わずに壁部材の表面に沿って
円滑に発達するため、この流路を流れる流体の摩擦損失
によるエネルギーロスが小さくなり、しかも、流速が加
速されていくため、流体エネルギーが高められる。

【００４６】ここで、図２は、図１で示した動径関数ｒ
を、θを変域−２π≦θ≦２πで展開した図形であり、
ｘ軸に対して線対称である。本実施の形態では、この動
径関数ｒが表す軌跡を、誘振子の背後に配置されるエン
ドブロックやフルイディック振動素子の側壁で形成され
る帰還流路の形状に取り入れている。

【００４７】図３は、本実施の形態のフルイディック型
流量計１１の内部構造を示す平面図である。本実施の形
態では、流体流入口１２と流体流出口１３とを結ぶ経路
上に、上流側より順に、セットリングスペース１４、ノ
ズル１５、フルイディック振動素子１６が形成されてい
る。さらに、フルイディック振動素子１６内には、ノズ
ル１５の中心線の延長線上に位置させて誘振子１７が設
けられ、誘振子１７と流体流出口１３との間にエンドブ
ロック１８が設けられている。

【００４８】ここで、流体流出口１２、ノズル１５、フ
ルイディック振動素子１６、誘振子１７、エンドブロッ
ク１８、流体流出口１３の各部の形状は、同じ中心線ｘ
に対して線対称である。

【００４９】流体流入口１２から流体流出口１３までの
流路幅は、流体流入口１２からセットリングスペース１
４までで拡大され、セットリングスペース１４からノズ
ル１５までで縮小され、ノズル１５からフルイディック
振動素子１６までで拡大され、フルイディック振動素子
１６から流体流出口１３までで縮小される。流体流入口
１２から流体流出口１３までの流路において、流体流入
口１２の幅と流体流出口１３の幅とは、略同じであり、
ノズル１５で最も幅が狭くなる。セットリングスペース
１４とノズル１５との間には、セットリングスペース１
４とノズル１５とを滑らかに連続させる曲面で形成され
た一対の側壁１９ａで形成された流路縮小部１９が設け
られている。

【００５０】誘振子１７は、ノズル１５に対向する側
に、凹面１７ａを有している。この凹面１７ａと中心線
ｘとの交点を動径関数ｒの開始点ｒ₀として展開される
動径関数ｒが表す軌跡上に、エンドブロック１８の前面
１８ａと、フルイディック振動素子１６の側壁１６ａが
配設されており、これにより、動径関数ｒに沿った帰還
流路Ｒが形成されている。動径関数ｒの終点は、ノズル
１５内の中心線ｘ上に位置している。

【００５１】ノズル５の噴出口１５ａの近傍には、一対
の圧力検出孔２０が設けられている。圧力検出孔２０
は、一般に、ノズル５から噴出されるの噴流の流速が最
も速く、フルイディック振動による圧力変動が最も大き
い噴出口１５ａの近傍に設けられることが多い。圧力検
出孔２０に生じる圧力変化は、図示しない圧力検出機構
が備える圧力センサにより検出される。

【００５２】このような構成において、流体は、流体流
入口１２からセットリングスペース１４内へ流入し、二
次元的な流れに整流され、流路縮小部１９でさらに整流
された後、ノズル１５を通って、フルイディック振動素
子１６内へ噴出される。

【００５３】ノズル１５から噴出される整流された噴出
流体の流れである噴流は、誘振子１７の前面に形成され
た凹部１７ａに衝突し、誘振子１７の外側に沿って流れ
て誘振子１７を挟む二方向に振り分けられ、コアンダ効
果により、前述の誘振子１７を挟む二方向のどちらかへ
偏って流れる。

【００５４】ここで、例えば、噴流が、まず、図３にお
ける誘振子１７の右側へ偏って流れたとすると、この右
側に流れた噴出流体は、エンドブロック１８の前面１８
ａの右側に沿って流れ、その大部分は流体流出口１３か
ら排出されるが、一部は右側の側壁１６ａに沿って流れ
て、右側の帰還流路Ｒを流れる反時計回り方向の帰還流
を形成する帰還流体となる。

【００５５】反時計回り方向の帰還流は、ノズル１５か
ら噴出される噴流に右側からぶつかる。これにより、ノ
ズル１５から新たに噴出される噴出流体に帰還流体の流
体エネルギーが付与されて、右側へ偏っていた噴流の偏
り方向が変わり、噴流は左側へ偏って流れるようにな
る。

【００５６】同様に、左側へ流れた噴出流体は、エンド
ブロック１８の前面１８ａの左側に沿って流れ、その大
部分は流体流出口１３から排出されるが、一部は左側の
側壁１６ａに沿って流れて、左側の帰還流路Ｒを流れる
時計回り方向の帰還流を形成する帰還流体となる。

【００５７】時計回り方向の帰還流は、ノズル１５から
噴出される噴流に左側からぶつかり、これにより、ノズ
ル１５から新たに噴出される噴出流体に帰還流体の流体
エネルギーが付与されて、左側へ偏っていた噴流の偏り
方向が変わり、噴流は再び右側へ偏って流れるようにな
る。

【００５８】このように、ノズル１５から噴出される噴
流の偏り方向が規則的に変わる振動現象により、圧力交
番波が生じる。この圧力交番波が圧力検出孔２０に及ぼ
す圧力変化が圧力センサで検出されると、圧力検出機構
が電気信号を出力し、その周期から、圧力交番波の振動
数が求められ、この振動数に基づいて流量が算出され
る。

【００５９】本実施の形態によれば、誘振子１７を動径
関数ｒの開始点ｒ₀とし、動径関数ｒが表す軌跡上にエ
ンドブロック１８の前面１８ａとフルイディック振動素
子１６の側壁１６ａを配設したので、動径関数ｒに沿っ
て帰還流路Ｒが形成され、この帰還流路Ｒを流れる帰還
流は、加速度的な広がりを感じることになり、エンドブ
ロック１８の前面１８ａ及びフルイディック振動素子１
６の側壁１６ａの表面を覆う境界層は、剥離を起こさず
に円滑に発達するため、帰還流路Ｒを流れる帰還流を形
成する帰還流体の摩擦損失によるエネルギーロスは小さ
く、しかも、本実施の形態によれば、帰還流の流速は、
帰還流路Ｒの下流側へ流れるに従って加速されていくた
め、帰還流体の流体エネルギーは高められる。

【００６０】したがって、高流量域ではもちろん、低流
量域であっても、帰還流体は、噴出流体に従来の構成の
フルイディック型流量計よりも高い流体エネルギーを付
与することができるため、低流量域での流量測定が可能
となり、さらに、噴流から分岐した帰還流の流体エネル
ギーを高めることが可能であるので、流量が０に近い場
合でも流量測定が可能となる。

【００６１】次に、本発明のフルイディック型流量計の
第二の実施の形態について、図４に基づいて説明する。
なお、本実施の形態の説明にあたっては、前実施の形態
で説明した部分と同じ部分については詳細な説明を省略
し、同じ符号を用いる。

【００６２】まず、本実施の形態では、エンドブロック
を用いず、フルイディック振動素子１６の側壁１６ｂを
動径関数ｒが表す軌跡に沿って配設する。

【００６３】本実施の形態によっても、前実施の形態と
同様に、動径関数ｒに沿って帰還流路Ｒが形成され、こ
の帰還流路Ｒを流れる帰還流は、加速度的な広がりを感
じることになり、フルイディック振動素子１６の側壁１
６ｂの表面を覆う境界層は、剥離を起こさずに円滑に発
達するため、帰還流路Ｒを流れる帰還流を形成する帰還
流体の摩擦損失によるエネルギーロスは小さく、しか
も、本実施の形態によれば、帰還流の流速は、帰還流路
Ｒの下流側へ流れるに従って加速されていくため、帰還
流体の流体エネルギーは高められ、したがって、本実施
の形態でも前実施の形態と同様の効果を得ることができ
る。

【００６４】なお、第一及び第二の実施の形態では、ｒ
＝ｒ₀＋ｍθで示される動径関数を帰還流路の形状に用
いたが、実施にあたっては、他の動径関数が用いられて
いてもよい。

【００６５】また、第一及び第二の実施の形態では、動
径関数ｒをｒ₀＝０、ｍ＝３として展開したが、実施に
あたっては、ｒ₀＝０でなくてもよく、また、ｍは０以
外の整数であればよい。

【００６６】

【発明の効果】請求項１記載の発明では、帰還流体が流
れる経路である帰還流路の形状に、動径関数の軌跡の形
状が用いられているので、流体は帰還流路を流体力学的
に滑らかに流れるため、摩擦損失によるエネルギーロス
を小さくすることができ、測定精度を向上させることが
できる。

【００６７】請求項２記載の発明では、動径関数は、角
速度一定の正弦的な変化をするので、動径関数としては
比較的単純な式となり、帰還流路の形状を容易に定義で
きるため、帰還流路を形成し易くすることができる。

【００６８】請求項３記載の発明では、動径関数は、開
始点をｒ₀、拡大率を任意の定数ｍ、変数を変域が−２
π＜θ＜２πである角度θとしたとき、ｒ＝ｒ₀＋ｍθ
で表されるので、ｒ₀及びｍを決定してｒを変域におい
て展開することにより、請求項２に記載の軌跡を実現す
ることができる。

【００６９】請求項４記載の発明では、帰還流の経路で
ある帰還流路は、一定の角速度で回転する半直線上をこ
の半直線上の開始点から一定の速度で移動する点の軌跡
に沿って形成されているので、角速度一定で展開伸張さ
れた加速度的な広がりを有する螺旋形状に形成されてい
るため、帰還流路を流れる帰還流では、境界層の剥離が
起こらず、円滑に速度境界層が発達し、しかも流速が加
速されていくことになるので、摩擦損失によるエネルギ
ーロスが小さくなり、噴流の帰還エネルギーが高められ
る。よって、流量が０に近くなっても、流量測定を可能
とすることができる。

【００７０】請求項５記載の発明では、ノズルを幅方向
に二等分する中心線と誘振子の凹面との交点を開始点と
して中心線に対して線対称に展開された軌跡上に、ノズ
ルの噴出口とエンドブロックとフルイディック振動素子
の側壁とが設けられているので、誘振子を開始点とし、
エンドブロックとフルイディック振動素子の側壁とに沿
って、軌跡に沿った帰還流路を形成することができる。

【００７１】請求項６記載の発明では、ノズルを幅方向
に二等分する中心線上と誘振子の凹面との交点を開始点
として中心線に対して線対称に展開された軌跡上に、ノ
ズルの噴出口とフルイディック振動素子の側壁とが設け
られているので、誘振子を開始点とし、フルイディック
振動素子の側壁に沿って、軌跡に沿った帰還流路を形成
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】動径関数ｒ＝ｒ₀＋ｍθを変域０≦θ≦２πで
展開した曲線である。

【図２】動径関数ｒ＝ｒ₀＋ｍθを変域−２π≦θ≦２
πで展開した曲線である。

【図３】本発明の第一の実施の形態のフルイディック型
流量計の内部構造を示す平面図である。

【図４】本発明の第二の実施の形態のフルイディック型
流量計の内部構造を示す平面図である。

【図５】従来のフルイディック型流量計の一例を示す平
面図である。

【符号の説明】

１１フルイディック型流量計１２流体流入口１３流体流出口１４セットリングスペース１５ノズル１６フルイディック振動素子１６ａ側壁１６ｂ側壁１７誘振子１７ａ凹面１８エンドブロック２１フルイディック型流量計

フロントページの続き (72)発明者高宮敏行愛知県名古屋市中区錦２丁目２番13号リコーエレメックス株式会社内Ｆターム(参考） 2F030 CA04 CD02 CE04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】流体流入口を備えるセットリングスペー
スと、流体流出口を備えるフルイディック振動素子と、
前記セットリングスペースと前記フルイディック振動素
子とを連通するノズルとを有し、前記セットリングスペ
ースから前記ノズルを通って流体が噴出される前記フル
イディック振動素子内でコアンダ効果により発生する流
体振動の振動数に基づいて流量を算出するフルイディッ
ク型流量計において、前記ノズルから噴出された流体の一部が前記フルイディ
ック振動素子内で反転した帰還流体が流れる経路である
帰還流路の形状に、動径関数の軌跡の形状が用いられて
いることを特徴とするフルイディック型流量計。
【請求項２】前記動径関数は、角速度一定の正弦的な
変化をすることを特徴とする請求項１記載のフルイディ
ック型流量計。
【請求項３】前記動径関数は、開始点をｒ₀、拡大率
を任意の定数ｍ、変数を変域が−２π＜θ＜２πである
角度θとしたとき、ｒ＝ｒ₀＋ｍθで表されることを特
徴とする請求項２記載のフルイディック型流量計。
【請求項４】流体流入口を備えるセットリングスペー
スと、流体流出口を備えるフルイディック振動素子と、
前記セットリングスペースと前記フルイディック振動素
子とを連通するノズルとを有し、前記セットリングスペ
ースから前記ノズルを通って流体が噴出される前記フル
イディック振動素子内でコアンダ効果により発生する流
体振動の振動数に基づいて流量を算出するフルイディッ
ク型流量計において、前記ノズルから噴出された流体の一部が前記フルイディ
ック振動素子内で反転した帰還流体が流れる経路である
帰還流路が、略一定の角速度で回転する半直線上をこの
半直線上の開始点から略一定の速度で移動する点の軌跡
に沿って形成されていることを特徴とするフルイディッ
ク型流量計。
【請求項５】前記帰還流路は、前記ノズルを幅方向に
二等分する中心線上に前記中心線に対して線対称である
凹面を対向させた誘振子が設けられ、前記中心線と前記
凹面との交点を開始点として前記中心線に対して線対称
に展開された前記軌跡上に、前記ノズルの噴出口と前記
誘振子の背後に配置されるエンドブロックと前記フルイ
ディック振動素子の側壁とが設けられることによって形
成されていることを特徴とする請求項１，２，３又は４
記載のフルイディック型流量計。
【請求項６】前記帰還流路は、前記ノズルを幅方向に
二等分する中心線上に前記中心線に対して線対称である
凹面を対向させた誘振子が設けられ、前記中心線と前記
凹面との交点を開始点として前記中心線に対して線対称
に展開された前記軌跡上に、前記ノズルの噴出口と前記
フルイディック振動素子の側壁とが設けられることによ
って形成されていることを特徴とする請求項１，２，３
又は４記載のフルイディック型流量計。