JP2000241208A - 流体振動型流量計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 フルイディック素子を用いて流体流量を計測
するガスメータを中心とする流体振動型流量計に関し
て、微少流量域における感度を向上しつつ、低流量域に
おけるフルイディック素子での流体振動の発振を安定化
させる。 【解決手段】 微少流量測定流路部２を形成してある導
入流体整流部１の下流側で、ノズル形成部５のノズル９
の上流側に、幅方向が微少流量測定流路部２の出口開口
幅以上の入口開口幅で、流路断面積が導入流体整流部１
の入口側流路断面積よりも大きく形成された、流路断面
が長方形状に形成され、高さが一定で、且つ、下流側に
向けて流路断面積が小さくなる均流流路部７を形成し、
均流流路部７の入口内壁面部６ａと、平行に形成された
前記ノズル９のノズル内壁面部９ａとの間を、滑らかに
連続する曲面部８で連続形成してある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フルイディック素
子を用いて流体流量を計測するガスメータを中心とする
流体振動型流量計に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、流体振動型流量計においては、フ
ルイディック素子が微少流量の領域で流体振動が発振し
なかったり、発振が不安定になったりして、微少流量の
計測が困難になるのを補うのに、熱式フローセンサを設
けたものが用いられている。こうした流体振動型流量計
においては、このフローセンサは、フルイディック素子
の噴流を形成するノズルの流路内に、その高さ方向の一
方の内壁面に配置してあったが、フローセンサの感度が
低く、微少流量域の下限流量を十分に低くできなかっ
た。これは、こうしたノズルの流路方向に直角に切った
流路断面は、アスペクト比の大きい長方形であることに
起因している。例えば、前記ノズルの流路断面の長辺の
長さ（即ちノズルの開口長さ）の短辺の長さ（即ちノズ
ルの開口幅）に対する比が約１０である。このようにア
スペクト比の大きい前記ノズルの流路断面の長辺である
ノズル内壁面部に沿う流速の分布と短辺であるノズルの
高さ方向両端の側壁部に沿う流速の分布とが異なり、長
辺側に沿う最大流速に対して短辺側に沿う最大流速が極
めて低くなるために、前記短辺側の側壁部で検出できる
流速の検出レベルが極めて低い点が問題となるのであ
る。

【０００３】この問題を解決する対策として、図７にノ
ズル形成部５の流路方向に直交する断面を示すように、
ノズル９の高さ方向の一端部に、そのノズル内壁面部９
ａに凹所を形成して流路幅を拡大した拡大流路部９ｃを
設けることが提案されている（特開平４−３２６０１６
号公報参照）。その拡大流路部９ｃは、前記フローセン
サ３の幅が、前記ノズル開口幅の半分以上を占めている
ことに対する対策として、前記一端部側の側壁面にフロ
ーセンサ３の流量検出端３ａを流路に臨ませて配置し、
対向するノズル内壁面部９ａの端部に、夫々凹入する円
弧面を形成して、開口幅を前記一端部においてノズル開
口幅の約２倍にしてある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来構成において
は、図７に示したように、前記ノズル内壁面部９ａが高
さ全域に亘って平面でない点に問題がある。つまり、ノ
ズル噴出面９ｂから噴出する流体の噴流の幅が一様でな
いことに起因して、流体振動の発振に支障を来す場合が
あるのである。その結果、殊に低流量域での流体振動が
不安定になり、流量測定範囲の下限を高めるという問題
をもたらす。

【０００５】そこで、本発明の目的は、微少流量域にお
ける感度を向上しつつ、低流量域におけるフルイディッ
ク素子での流体振動の発振を安定化させた流体振動型流
量計を提供する点にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】〔本発明の特徴構成〕請
求項１に係わる本発明の流体振動型流量計の第１特徴構
成は、フルイディック素子の流路に直交するノズル噴出
面を有するノズルを備えたノズル形成部に対して上流側
に導入流体整流部を設けて、前記ノズルの流路断面積よ
りも小断面積の小流量測定用の微少流量測定流路部を、
前記導入流体整流部に形成して、前記微少流量測定流路
部の開口幅を、前記ノズルの開口幅より広く、前記微少
流量測定流路部の開口高さを、前記ノズルの開口高さよ
りも小さく設定し、前記微少流量測定流路部内の流体流
量を測定可能なフローセンサの流量検出端を、前記微少
流量測定流路部内の前記底部に、流路に臨ませて設けて
構成され、前記導入流体整流部の下流側で、前記ノズル
形成部の前記ノズルの上流側に、幅方向が前記微少流量
測定流路部の開口幅以上の入口開口幅で、流路断面積が
前記導入流体整流部の入口側流路断面積よりも大きく形
成され、流路断面が長方形状に形成された、高さが一定
で、且つ、下流側に向けて流路断面積が小さくなる均流
流路部を形成し、前記均流流路部の入口内壁面部と、平
行に形成された前記ノズルのノズル内壁面部との間を、
滑らかに連続する曲面部で連続形成してある点にある。

【０００７】請求項２に係わる本発明の流体振動型流量
計の第２特徴構成は、上記第１特徴構成における導入流
体整流部に、前記ノズルの開口高さ方向の他端側の壁部
と前記微少流量測定流路部との間に亘って、前記微少流
量測定流路部と隔絶して前記開口高さ方向に形成される
副流路部を、その流路軸を前記ノズルの流路軸に平行さ
せて配置して設けてある点にある。

【０００８】請求項３に係わる本発明の流体振動型流量
計の第３特徴構成は、上記第２特徴構成において、導入
流体整流部の下流側端における均流流路部の入口を入口
開口幅（Ｗｊ）で形成すると共に、ノズル幅（Ｗｎ）の
対向間隔で形成したノズル内壁面部の上流側端に連続
し、ノズル噴出面から上流側にノズルのノズル長さの位
置に中心を有する曲面部曲率半径（Ｒｊ）の円弧で表さ
れ、前記ノズル内壁面部に連続して対向する凸曲面部
と、そのノズル内壁面部に連続して、曲面部曲率半径
（Ｒｊ）の円弧で表され、最大開口幅が前記入口開口幅
（Ｗｊ）となる、対向する凹曲面部とで曲面部を形成し
てある。そして、対向して前記ノズルを形成するノズル
内壁面部の間隔である前記ノズル幅（Ｗｎ）に対する、
流体導入路の対向する内壁面部の間隔である前記入口開
口幅（Ｗｊ）、前記ノズル噴出面から前記ノズルに至る
導入距離（Ｌｊ）、前記ノズル内壁面部の流路方向の長
さである前記ノズル長さ（Ｌｚ）、前記曲面部曲率半径
（Ｒｊ）の寸法関係が夫々、 ２．２≦Ｗｊ／Ｗｎ≦２．８ ４．０≦Ｌｊ／Ｗｎ≦５．５ ０．３≦Ｌｚ／Ｗｎ≦０．５ ２．５≦Ｒｊ／Ｗｎ≦４．５ を満足するように形成してある点にある。

【０００９】請求項４に係わる本発明の流体振動型流量
計の第４特徴構成は、上記第１〜第３特徴構成の何れか
における導入距離（Ｌｊ）とノズル長さ（Ｌｚ）との寸
法関係が、 ０．０５≦Ｌｚ／Ｌｊ≦０．１３ を満足するように形成してある点にある。

【００１０】請求項５に係わる本発明の流体振動型流量
計の第５特徴構成は、上記第１〜第４特徴構成の何れか
における微少流量測定流路部の出口開口幅を、入口開口
幅に等しくしてある点にある。

【００１１】〔特徴構成の作用及び効果〕上記本発明に
係わる流体振動型流量計の第１特徴構成によれば、微少
流量域における感度を向上しつつ、フルイディック素子
における流体振動の発振を良好に維持できるようになる
結果、その流量測定範囲の下限流量を低く維持できるよ
うになる。つまり、微少流量測定流路部を形成してある
導入流体整流部をノズルの上流側に設けて、この微少流
量測定流路部の流路内にフローセンサの流量検出端を配
置することで、流体振動型流量計の流量測定範囲におけ
る微少流量側の測定感度並びに測定精度を良好に維持で
きるようにすると同時に、この導入流体整流部を設けて
あるから、前記ノズルに流入する流体の流速分布を、均
流流路部を含む前記導入流体整流部によって均一化でき
るようになる。具体的には、前記微少流量測定流路部の
開口幅を、開口高さより大きくして、その流路内の底部
にフローセンサの流量検出端を配置することで、微少流
量域における前記フローセンサによる測定感度並びに測
定精度を高めることができる。また、前記均流流路部の
流路断面が長方形であり、前記導入流体整流部の出口側
において、前記導入流体整流部の入口側流路断面積より
も大きく形成してあるから、前記導入流体整流部の入口
側から前記均流流路部に流れ込んだ流体には、流速が低
下することで相互拡散が起こり、前記均流流路部に流れ
込んだ流体の流速分布が均一化されるようになる。そし
て、前記均流流路部が、高さが一定で、且つ、下流側に
向けて流路断面積が小さくなると共に、その内壁面部が
ノズル内壁面部に滑らかに連続する曲面で連続形成して
あることで、前記ノズルに流入するに際しての流体の乱
れを招くことがない。従って、平面状の前記ノズル内壁
面部からなるノズルに流入する流体は、正常な流速分布
の噴流として前記ノズルから噴出されるようになり、低
流量における流体振動を良好に維持できるようになる。

【００１２】上記本発明に係わる流体振動型流量計の第
２特徴構成によれば、上記第１特徴構成の作用効果を奏
する中で、流体素子へのノズルからの噴流に乱れを生ず
ることを抑制でき、低流量における流体振動を十分に維
持できるようになる。つまり、副流路部を、導入流体整
流部に微少流量測定流路部と隔絶して、その流路軸をノ
ズルの流路軸に平行させて形成してあるから、前記導入
流体整流部からの流体が、前記微少流量測定流路部側に
偏ることなく、また、前記ノズルに対してその流路軸に
沿って流入するようにしてあるから、前記ノズルへの流
体を、乱れを抑制して前記ノズルから噴出させることが
可能になる。

【００１３】上記本発明に係わる流体振動型流量計の第
３特徴構成によれば、上記第２特徴構成において、流体
振動をより確実に、且つ、安定して維持できるようにな
る。つまり、均流流路部の内壁面部を、上記寸法関係を
満足する曲面部に形成することで、ノズルにおける圧力
損失を低く維持できて、確実に流体の乱れを抑制するこ
とが可能になる。従って、噴流の乱れをより確実に抑制
できるようになる。因みに、入口開口幅（Ｗｊ）のノズ
ル幅（Ｗｎ）に対する寸法関係が、 ２．４≦Ｗｊ／Ｗｎ≦２．６ であることがさらに好ましいが、 Ｗｊ／Ｗｎ＜２．２ であれば、前記均流流路部の流路幅が不足して、導入流
体整流部の入口側からの流体に流速分布がある場合に、
その流体の相互拡散が不十分になる場合があり、また、 Ｗｊ／Ｗｎ＞２．８ であれば、ノズル形成部の幅が過大になって、フルイデ
ィック素子が大きくなるので好ましくなく、また、ノズ
ルに至るまでの流路幅の変化が大きくなりすぎて、前記
均流流路部の内壁面部をノズル内壁面部になだらかに連
続させることが困難になり、流路幅が狭くなるに従っ
て、前記流体の流れに乱れを招き、殊に低流量域におい
て流体振動の安定性を欠くようになり易い。

【００１４】また、ノズル噴出面から前記ノズルに至る
導入距離（Ｌｊ）の前記ノズル幅（Ｗｎ）に対する寸法
関係は、 ４．５≦Ｌｊ／Ｗｎ≦５．０ であることがさらに好ましいが、 Ｌｊ／Ｗｎ＜４．０ であれば、前記導入流体整流部の入口側で大きな流速分
布を生じた場合に、前記均流流路部で流体が十分に相互
拡散するための距離が不足する場合があり、このような
場合には、流速分布を有したまま前記ノズルに流入する
ようになって、殊に低流量域における流体振動の安定性
を欠くようになるおそれがあり、また、 Ｌｊ／Ｗｎ＞５．５ となれば、前記ノズル形成部の長さが大となるために、
流体振動流量計のサイズが増すのであまり好ましくな
い。

【００１５】そして、ノズル長さ（Ｌｚ）の前記ノズル
幅（Ｗｎ）に対する寸法関係は、 ０．３５≦Ｌｚ／Ｗｎ≦０．４５ であることがさらに好ましいが、 Ｌｚ／Ｗｎ＜０．３ であれば、前記ノズル内壁面部の長さが不足し、ノズル
内壁面部から噴出する噴流が十分に直進できるように形
成されないで、噴流に乱れを生じて、フルイディック素
子において、殊に低流量域においては流体振動に支障が
生ずるおそれがあり、また、 Ｌｚ／Ｗｎ＞０．５ であれば、前記ノズルによる圧力損失が増大することが
あり、フルイディック素子による流量の測定下限を高く
引き上げるおそれがある。

【００１６】さらに、曲面部曲率半径（Ｒｊ）の前記ノ
ズル幅（Ｗｎ）に対する寸法関係は、 ３．２≦Ｒｊ／Ｗｎ≦３．８ であることがさらに好ましいが、 Ｒｊ／Ｗｎ＜２．５ であれば、曲面部の曲率が大きくなり過ぎて、均流流路
部の内壁面部に沿う流体の流れに乱れを生じて、前記ノ
ズル内にその乱れが持ち込まれて、噴流に乱れを生じ、
フルイディック素子における流体振動の発振に悪影響を
及ぼす場合があり、また、ノズルに至るまでの流路幅の
変化の度合いが大きくなりすぎて、前記均流流路部の内
壁面部をノズル内壁面部になだらかに連続させることが
困難になる場合もある。そして、 Ｒｊ／Ｗｎ＞４．５ であれば、前記曲面部の流路方向長さが過大になり、他
の条件を満足しなくなる場合があり、また、前記導入流
体整流部を含めた前記ノズル形成部の長さが過大にな
り、流体振動流量計の不必要なサイズ増大を招く場合が
ある。

【００１７】上記本発明に係わる流体振動型流量計の第
４特徴構成によれば、上記第３特徴構成における作用効
果に加えて、ノズルからの噴流を十分い安定させること
が可能になる。つまり、導入距離（Ｌｊ）とノズル長さ
（Ｌｚ）との寸法関係が、 ０．０５≦Ｌｚ／Ｌｊ≦０．１３ を満足するように形成してあることで、ノズル形成部に
おける圧損を低く維持しながら、均流流路部における流
体の拡散距離を必要なだけ確保して、ノズルに流入する
前記流体の流速分布のむらをなくすることが可能にな
る。因みに、 Ｌｚ／Ｌｊ＜０．０５ であれば、前記ノズルにおけるノズル内壁面部の流路方
向の長さが不足して、フルイディック素子内に噴出する
噴流の安定性を阻害するようになり、また、 Ｌｚ／Ｌｊ＞０．１３ であれば、前記導入距離が短くなる結果、導入流体整流
部からの流体の拡散距離を十分に確保できなくなること
があり、前記導入流体整流部からの流体に乱れが大きい
場合に、前記ノズルに流入する前記流体の流速分布のむ
らを十分に均一化することができにくくなるおそれがあ
る。また逆に、ノズル長さが長くなりすぎれば、前記ノ
ズルにおける圧力損失が高まり、フルイディック素子に
よる流体の流量測定範囲の下限が高くなるおそれがあ
る。

【００１８】上記本発明に係わる流体振動型流量計の第
５特徴構成によれば、上記第１〜第４特徴構成の何れか
における作用効果に加えて、ノズルから噴出する流体の
乱れを一層抑制することが可能になる。つまり、微少流
量測定流路部の幅方向の内壁面部がノズル内壁面部に連
続するなだらかな壁面で形成され、微少流量測定流路部
からの流体のが開口幅方向に分散することを防止でき
る。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係わる流体振動型
流量計について説明する。図１は本発明に係る流体振動
型流量計を用いたガスメータの一例を示す平断面図であ
り、図２は図１に示した流体振動型流量計の平面視断面
図であり、図３はそのノズル形成部の一部切り欠き斜視
図であり、図４はその均流流路部の形状の一例を示す平
断面図である。尚、上記従来の技術に用いた図７におけ
る要素と同一の要素乃至同様の機能を果たす要素につい
ては、先の図７に付した符号と同一の、或いは関連する
符号を付し、詳細の説明の一部を省略する。

【００２０】上記流量計の例であるガスメータは、図１
に示すように、フルイディック素子１０を用いて流量を
計測する、本発明に係る流体振動型流量計２６を用いた
ものである。このガスメータ２０は、測定対象の流体ｆ
の流入方向Ｉが、流出方向Ｏに対して１８０°逆になる
ように構成されている。つまり、ガス、水等の流体ｆ
が、装置流入口２１から流れ込み、圧力変動吸収機構２
５を備えた屈曲路２２を経て遮断弁部２３に至る。そし
て、この遮断弁部２３を通過した前記流体ｆは貯留部２
４に流入する。この貯留部２４に流入した前記流体ｆ
は、前記流体振動型流量計２６を経て装置流出口２７か
ら流出するように構成されている。前記流体振動型流量
計２６に流入した流体ｆは、フルイディック素子１０の
ノズル９を形成するノズル形成部５の導入流体整流部１
を介して、流体導入路６から前記ノズル９に流入する。
このノズル９から前記フルイディック素子１０内に噴出
する前記流体ｆが、その噴流の方向を変えて振動しなが
ら、そのノズル噴出面９ｂよりも下流側に設けられてい
る流路拡大部１４、絞り流路部１５を経て装置流出口２
７に向けて流出する。前記流体振動型流量計２６には、
前記ノズル９の両側で、前記ノズル噴出面９ｂの近傍
に、前記噴流の振動を検出する一対の流体振動検出端１
１を配置してある。この流体振動検出端１１は小径に形
成した開口であり、これを一対の圧力導入部を備える流
体振動検出センサに連通して流体振動を検出する。

【００２１】前記フルイディック素子１０の形状は、例
えば図２に示すように、流路軸Ｚを対称軸として配置さ
れた拡大流路形成部材１３間に前記流路拡大部１４が形
成され、この流路拡大部１４の流路中央に前記ノズル９
より噴出する噴流の直進を阻害するターゲット１２が備
えられ、前記流路拡大部１４の下流側に前記絞り流路部
１５が設けられている。前記ノズル９は、ノズル幅方向
の両内側面を前記流路軸Ｚに平行なノズル内壁面部９ａ
で形成し、前記ノズル噴出面９ｂを前記流路軸Ｚに対し
て直交する状態で形成されている。前記拡大流路形成部
材１３の内面は、前記流路軸Ｚ側に面しており、前記ノ
ズル噴出面９ｂから下流側に所定距離隔たった平行直線
上に中心を有し、前記流路軸Ｚから等距離離間する中心
を有する一対の円弧で形成される円弧部１３ａと、前記
円弧の外側で接し、前記ノズル噴出面９ｂ側で前記流路
軸Ｚに近寄る接線で形成される平面部１３ｂとを滑らか
に接続して形成してある。前記円弧部１３ａの後端部
に、この円弧部１３ａを前記絞り流路部１５に滑らかに
接続する排出円弧部１３ｃに形成されている。前記ター
ゲット１２は、前記ノズル噴出面９ｂから所定距離離間
した位置に配置され、微少流領域において、噴流の流動
方向の切り換えを安定させて起こさせる効果を有する。
ところで、小流量側の流量域では、こうしたフルイディ
ック素子１０のノズル９からの噴出に対して、前記ノズ
ル噴出面９ｂ近傍に前記帰還流の流体ｆが蓄積し易く、
これが流体振動を阻害することを避けるために、拡大流
路形成部材１３を、前記ノズル噴出面９ｂから離間させ
て、前記拡大流路形成部材１３の裏側に逃がし路１６を
形成し、前記帰還流を前記ノズル噴出面９ｂの近傍で分
岐させて、前記帰還流の一部を、分岐流として前記逃が
し路１６から流出させるようにしておく。

【００２２】上記フルイディック素子１０においては、
ノズル噴出面９ｂより噴出した噴流は、ターゲット１２
の側部を迂回して絞り流路部１５から流出する噴流主流
と、この噴流主流から分岐して、流路拡大部１４におけ
る後流側の部位もしくは前記絞り流路部１５を形成する
縮小断面部に衝突して、拡大流路形成部材１３の内面に
沿って流路内を前記ノズル９側へ帰還する帰還流とな
り、この帰還流が前記ノズル噴出面９ｂに向けて逆流す
ることで、そのノズル噴出面９ｂ近傍に、噴流の直進方
向に対して直交する方向で、前記噴流の振れ方向とは逆
方向の流体エネルギーが付与され、前記噴流は逆方向に
振れるようになる。これを繰り返すことで、流体振動を
生ずるようになり、この振動周期は、流体流量に逆比例
する。そこで、前記ノズル噴出面９ｂ近傍に配置された
前記一対の流体振動検出端１１の間の差圧は前記噴流の
流速の二乗に比例するから、前記流体振動を上記静電容
量型圧力振動センサで検出し、その周波数を測定するこ
とで、この流路に流れる流体ｆの流量を測定しようとす
るのである。

【００２３】ノズル内壁面部９ａ側からノズル形成部５
を斜めに見た図３に示すように、前記ノズル形成部５に
おける上流側に位置する流体導入路６に導入流体整流部
１を形成して、前記ノズル９に導入する流体ｆの流れを
整流する整流子１Ａ（図では、これを示すように、前記
ノズル形成部５の側壁の一部を切り欠いてある。）を配
置し、この整流子１Ａに、前記ノズル９の流路断面積よ
りも小断面積の、前記フルイディック素子１０における
前記流体振動の発振が不安定になる微少流量域における
流体の流量を測定するための微少流量測定流路部２を形
成すると共に、前記微少流量測定流路部２に臨ませて、
前記微少流量測定流路部２内を流れる流体の、前記微少
流量域の流量を測定可能なフローセンサ３を備えてお
り、前記フローセンサ３の流量検出端３ａを、前記微少
流量測定流路部２の高さ方向の側壁面である底部２ａ
に、流路に臨ませて配置してある。前記微少流量測定流
路部２の出口開口幅（Ｗｓ）は、前記ノズル９の開口幅
であるノズル幅（Ｗｎ）より広く、前記微少流量測定流
路部２の出口開口高さは、前記ノズル９の開口高さより
も小さく設定される。この微少流量測定流路部２の出口
開口高さは、前記出口開口幅（Ｗｓ）よりも小さいこと
が好ましい。

【００２４】前記整流子１Ａには、図３に示すように、
前記ノズル９の開口高さ方向の他端側の壁部と前記微少
流量測定流路部２との間に亘って、前記微少流量測定流
路部２との間に隔壁部１ａを設けて隔絶し、前記開口高
さ方向に形成される副流路部４を、その流路軸を前記ノ
ズル９の流路軸に平行させて配置して設けてある。前記
副流路部４は、高さ方向にスリット状に形成した流路
を、前記高さ方向に流路に沿って配置された区画壁部４
ａで二分割し、さらに、二分割したスリット状の流路夫
々を高さ方向に複数配置した幅方向のリブ４ｂで複数に
分割してある。前記リブ４ｂは、前記区画壁部４ａの補
強の役割も果たす。前記微少流量測定流路部２、前記副
流路部４共に、流体流路方向に夫々一定流路断面積の方
形断面の流路に形成してある。この整流子１Ａの流路断
面積（図示の場合には、前記微少流量測定流路部２の流
路断面積と前記副流路部４の流路断面積との和とな
る。）は、前記ノズル９の流路断面積に等しくするか、
それ以上でこれに対して、２倍以下にするのが好まし
い。

【００２５】前記整流子１Ａの下流側で、前記ノズル形
成部５の前記ノズル９の上流側には、幅方向が前記微少
流量測定流路部２の開口幅（Ｗｓ）以上の入口開口幅
で、流路断面積が前記整流子１Ａの流路断面積よりも大
きく形成された、流路断面が長方形状に形成され、高さ
が一定で、且つ、下流側に向けて流路断面積が小さくな
る均流流路部７を形成する。この均流流路部７の形状
は、図３に示すように、その入口内壁面部６ａと、平行
に形成された前記ノズル９のノズル内壁面部９ａとの間
を、滑らかに連続する曲面部８で連続形成してある。そ
して、前記整流子１Ａの下流側端における均流流路部７
の入口を、前記微少流量測定流路部２の出口開口幅（Ｗ
ｓ）に等しい入口開口幅（Ｗｊ）で形成すると共に、ノ
ズル幅の対向間隔で形成したノズル内壁面部９ａの上流
側端とを滑らかに連続させる曲面部８は、前記ノズル噴
出面９ｂから上流側に前記ノズル９のノズル長さ（Ｌ
ｚ）の位置に中心を有する曲面部曲率半径（Ｒｊ）の円
弧で表され、前記ノズル内壁面部９ａに連続して対向す
る凸曲面部８ａと、そのノズル内壁面部９ａに連続し
て、曲面部曲率半径（Ｒｊ）の円弧で表され、最大開口
幅が前記入口開口幅（Ｗｊ）となる、対向する凹曲面部
８ｂとで形成してある。この均流流路部７は、前記整流
子１Ａと共に前記導入流体整流部１を構成する。

【００２６】前記均流流路部７における前記ノズル幅
（Ｗｎ）に対する、前記入口開口幅（Ｗｊ）、前記ノズ
ル噴出面９ｂから前記ノズル９に至る導入距離（Ｌ
ｊ）、前記ノズル長さ（Ｌｚ）、前記曲面部曲率半径
（Ｒｊ）の寸法関係が夫々、 ２．２≦Ｗｊ／Ｗｎ≦２．８ ４．０≦Ｌｊ／Ｗｎ≦５．５ ０．３≦Ｌｚ／Ｗｎ≦０．５ ２．５≦Ｒｊ／Ｗｎ≦４．５ を満足するように形成してあることが好ましい。この寸
法関係は、 ２．４≦Ｗｊ／Ｗｎ≦２．６ ４．５≦Ｌｊ／Ｗｎ≦５．０ ０．３５≦Ｌｚ／Ｗｎ≦０．４５ ３．２≦Ｒｊ／Ｗｎ≦３．８ を満足するようにしてあれば更に効果的である。また、
前記導入距離（Ｌｊ）と前記ノズル長さ（Ｌｚ）との寸
法関係が、 ０．０５≦Ｌｚ／Ｌｊ≦０．１３ を満足するように形成してあることが好ましい。以上の
寸法関係により、前記ノズル９に流入する流体の乱れを
極力小さくしながら、前記ノズル形成部５における圧力
損失を低く維持して、低流量域に対する測定感度並びに
精度を高め、流体振動型流量計２６における流量測定範
囲を小流量側に拡張することが可能になる。

【００２７】上記各寸法の定性的効果について説明する
と、前記ノズル幅（Ｗｎ）は、ノズル９の開口高さと共
に前記フルイディック素子１０の特性を決定するもの
で、流体振動型流量計２６の流量測定範囲に対して決定
される前記ノズル９の流路断面積と、前記開口高さとか
ら決定されるものである。前記入口開口幅（Ｗｊ）は、
前記整流子１Ａからの流体の流路断面積を一時的に拡大
することで、前記均流流路部７における流体の拡散を促
進するもので、大寸にするのが効果的であるが、あまり
拡大すると、流路幅方向に流体速度の不均一をもたら
し、また、流体振動型流量計２６のサイズの増大を招く
ので好ましくなく、微少流量測定流路部２の出口開口幅
（Ｗｓ）よりも狭くすれば、その微少流量測定流路部２
に対する絞りとして作用するので、フローセンサ３によ
る微少流量測定に誤差をもたらすから好ましくない。前
記導入距離（Ｌｊ）は、複数の流路で形成される整流子
１Ａから均流流路部７に流入する流体の相互拡散による
状態量の均一化に寄与するもので、大なる方が効果を有
するが、あまり長くなると、寸法差による効果が薄れ、
しかも、流体振動型流量計２６のサイズを大きくするの
で好ましくない。前記ノズル長さ（Ｌｚ）は、これを長
くすることはノズル９における圧力損失を増大させるの
で好ましくなく、この観点からは短いことが好ましい
が、あまり短くなると、噴流の安定性を損なうから好ま
しくない。前記曲面部曲率半径（Ｒｊ）は、ノズル形成
部５における入口内壁面部６ａとノズル内壁面部９ａと
を滑らかに連続させる曲面部８の流体力学的特性を決定
するもので、大きいほど内壁面に沿う流体の境界流れを
円滑にするが、過大になれば、その半径差の効果が薄
れ、前記導入距離（Ｌｊ）をいたずらに冗長にするだけ
であるから好ましくなく、また、過小であれば、前記内
壁面に沿って渦を生じやすくなり、ノズル噴出面９ｂか
らの噴流の安定を損なう結果、前記フルイディック素子
１０における流量測定の誤差を大きくし易いから好まし
くない。

【００２８】以上のように構成されたノズル形成部５に
おいては、上記の均流流路部７の構成により、複数の流
路をもって構成された整流子１Ａから流出する流体には
渦が存在するが、流路断面積の拡大された前記均流流路
部７内に流入した流体が一旦流速を下げ、相互拡散し、
前記流体の状態量の均一化に寄与するから、上流側にお
ける流れの状態とは関係を絶つことができる。従って、
ノズル９には、ほぼ均一な流れとして流体が導入され、
乱れの少ない噴流となるから、低流量においてもフルイ
ディック素子１０における流体振動を安定化させること
ができるようになる。

【００２９】ガスメータに関する実例について、６号メ
ータを例として調べた結果を以下に説明する。各部の寸
法は、以下の通りである。尚、下記の比較例は、従来構
成のものである。 実施例１ 実施例２ 比較例 ノズルの流路断面積（ｍｍ²） １４０ １４０ １４０ ノズル高さ（ｍｍ） ３６ ３６ ３６ ノズル幅（ｍｍ） ３．９ ３．９ ３．９ ノズル長さ（ｍｍ） １．５ ５．０ １２．０ ノズル長さの比（Ｌｚ／Ｗｎ） ０．３８ １．２８ ３．０８

【００３０】上記構成のノズル９を備える流体振動型流
量計２６を用いたガスメータの最大流量（６０００リッ
トル／ｈ）における前記ガスメータにおける圧力損失を
比較した。結果は、図５に示すように、理論通り圧力損
失がノズル長さに対して直線関係を有しており、ノズル
長さ１．５，５．０，１２．０ｍｍ夫々に対する圧力損
失は、１２５．２，１２６．８，１３０．２Ｐa を示し
ている。従って、ノズル長さが５ｍｍ以下であれば、前
記最大流量における圧力損失は目標圧力損失とする１２
７Ｐa 以下に維持されることが判った。また、夫々の器
差（測定誤差）は、図６に示すように、何れも許容誤差
範囲内に器差が収まっているがノズル長さ（Ｌｚ）が小
さいほど器差は小さく、良好な結果を示している。同図
（イ）は上記比較例のものを示しており、同図（ロ）及
び（ハ）は夫々本発明に係る実施例２及び実施例１のも
のを示している。尚、図において、一点鎖線は許容誤差
を示し、破線は６号メータの場合の法定計測下限流量を
示している。すなわち、前記許容誤差は、この下限流量
以上について規定されている。この下限流量は、最大流
量（６号メータの場合は６０００リットル）の１／２０
に当たる３００リットル／ｈである。

【００３１】〔別実施形態〕 〈１〉上記実施の形態においては、図１に例示したフル
イディック素子１０を用いて流量を計測する流体振動型
流量計２６を用いたガスメータ２０について説明した
が、本発明に係る流体振動型流量計の用途は、ガスメー
タに適用されるものに限るものではなく、他のガスの流
量を測定する流量計としても使用可能である。また、フ
ルイディック素子は、図示の形式のものに限らず、他の
形式、例えば逃がし路１６を有しないもの、或いは、絞
り流路部１５を有しないもの等、任意の形式のフルイデ
ィック素子に使用可能であり、何れのフルイディック素
子にも有効である。

【００３２】〈２〉上記実施の形態においては、ノズル
形成部５を説明するのに、図３に示した、流体導入路６
の上流側を均流流路部７に形成すると共に、前記流体導
入路６内の上流側端部に整流子１Ａを配置したノズル形
成部５を例として説明したが、導入流体整流部１の形状
等は任意であって、例えば図１に示したように導入流体
整流部１を構成する整流子１Ａをノズル形成部５におけ
る流体導入路６の上流側に配置してあってもよい。

【００３３】〈３〉上記実施の形態においては、整流子
１Ａに、微少流量測定流路部２と副流路部４とを、間に
隔壁部１ａを設けて区画形成した例について説明した
が、前記整流子１Ａには、前記微少流量測定流路部２の
みを形成してあってもよい。その下流側に均流流路部７
を形成してあるから、導入距離（Ｌｊ）を十分に確保す
れば、流入する流体の流れに偏りのない状態でノズル９
に流体を導入できる。従って、この場合でも、ノズル噴
出面９ｂからの噴流に乱れのない状態で、流体振動を発
振させることが可能となる。

【００３４】〈４〉上記実施の形態においては、均流流
路部７の内壁面を、その入口内壁面部６ａと、ノズル内
壁面部９ａとの間を滑らかに連続する、同一半径の円弧
で表される凸曲面部８ａと凹曲面部８ｂとが連続する曲
面部８で連続形成してある例について説明したが、前記
凸曲面部８ａと前記凹曲面部８ｂとの間に平面部が連続
形成されていてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るガスメータの一例を示す平断面図

【図２】図１に示した流体振動型流量計の具体的構成を
説明する平断面図

【図３】本発明に係るノズル形成部の構成の一例を説明
する一部切り欠き斜視図

【図４】本発明に係るノズル形成部の寸法関係を説明す
る平断面図

【図５】本発明の実施例の効果を説明する線図

【図６】本発明の実施例の効果を説明する線図

【図７】従来のノズル形成部の構造を説明する正面視縦
断面図

【符号の説明】

１ 導入流体整流部 ２ 微少流量測定流路部 ２ａ 底部 ３ フローセンサ ４ 副流路部 ５ ノズル形成部 ６ａ 入口内側面部 ７ 均流流路部 ８ 曲面部 ８ａ 凸曲面部 ８ｂ 凹曲面部 ９ ノズル ９ａ ノズル内壁面部 ９ｂ ノズル噴出面 １０ フルイディック素子 Ｌｊ 導入距離 Ｌｚ ノズル長さ Ｒｊ 曲面部局率半径 Ｗｊ 入口開口幅 Ｗｎ ノズル幅

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡林 誠 大阪府大阪市中央区平野町四丁目１番２号 大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者 岡田 修一 大阪府大阪市中央区平野町四丁目１番２号 大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者 中村 英司 大阪府大阪市東成区東小橋２丁目10番16号 関西ガスメータ株式会社内 (72)発明者 波元 政信 大阪府大阪市東成区東小橋２丁目10番16号 関西ガスメータ株式会社内 (72)発明者 友田 馨一 大阪府東大阪市西岩田４丁目７番31号 株 式会社金門製作所内 (72)発明者 今崎 正成 大阪府東大阪市西岩田４丁目７番31号 株 式会社金門製作所内 Ｆターム(参考） 2F030 CA05 CC13 CF01

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フルイディック素子の流路に直交するノ
   ズル噴出面を有するノズルを備えたノズル形成部に対し
   て上流側に導入流体整流部を設けて、 前記ノズルの流路断面積よりも小断面積の小流量測定用
   の微少流量測定流路部を、前記導入流体整流部に形成し
   て、 前記微少流量測定流路部の開口幅Ｗｓを、前記ノズルの
   開口幅Ｗｎより広く、前記微少流量測定流路部の開口高
   さを、前記ノズルの開口高さよりも小さく設定し、 前記微少流量測定流路部内の流体流量を測定可能なフロ
   ーセンサの流量検出端を、前記微少流量測定流路部内の
   底部に、流路に臨ませて設けて構成され、 前記導入流体整流部の下流側で、前記ノズル形成部の前
   記ノズルの上流側に、幅方向が前記微少流量測定流路部
   の開口幅Ｗｓ以上の入口開口幅Ｗｊで、流路断面積が前
   記導入流体整流部の入口側流路断面積よりも大きく形成
   され、流路断面が長方形状に形成された、高さが一定
   で、且つ、下流側に向けて流路断面積が小さくなる均流
   流路部を形成し、 前記均流流路部の入口内壁面部と、平行に形成された前
   記ノズルのノズル内壁面部との間を、滑らかに連続する
   曲面部で連続形成してある流体振動型流量計。
2. 【請求項２】 前記導入流体整流部に、前記ノズルの開
   口高さ方向の他端側の壁部と前記微少流量測定流路部と
   の間に亘って、前記微少流量測定流路部と隔絶して前記
   開口高さ方向に形成される副流路部を、その流路軸を前
   記ノズルの流路軸に平行させて配置して設けてある請求
   項１記載の流体振動型流量計。
3. 【請求項３】 前記導入流体整流部の下流側端における
   均流流路部の入口を入口開口幅Ｗｊで形成すると共に、 ノズル幅Ｗｎの対向間隔で形成したノズル内壁面部の上
   流側端に連続し、前記ノズル噴出面から上流側に前記ノ
   ズルのノズル長さＬｚの位置に中心を有する曲面部曲率
   半径Ｒｊの円弧で表され、前記ノズル内壁面部に連続し
   て対向する凸曲面部と、そのノズル内壁面部に連続し
   て、曲面部曲率半径Ｒｊの円弧で表され、最大開口幅が
   前記入口開口幅Ｗｊとなる、対向する凹曲面部とで前記
   曲面部を形成し、 前記ノズル幅Ｗｎに対する、前記入口開口幅Ｗｊ、前記
   ノズル噴出面から前記ノズルに至る導入距離Ｌｊ、前記
   ノズル長さＬｚ、前記曲面部曲率半径Ｒｊの寸法関係が
   夫々、 ２．２≦Ｗｊ／Ｗｎ≦２．８ ４．０≦Ｌｊ／Ｗｎ≦５．５ ０．３≦Ｌｚ／Ｗｎ≦０．５ ２．５≦Ｒｊ／Ｗｎ≦４．５ を満足するように形成してある請求項２記載の流体振動
   型流量計。
4. 【請求項４】 前記導入距離Ｌｊと前記ノズル長さＬｚ
   との寸法関係が、 ０．０５≦Ｌｚ／Ｌｊ≦０．１３ を満足するように形成してある請求項３記載の流体振動
   型流量計。
5. 【請求項５】 前記微少流量測定流路部の出口開口幅Ｗ
   ｓを、前記入口開口幅Ｗｊに等しくしてある請求項１〜
   ４の何れか１項に記載の流体振動型流量計。