JP2001208579A - フルイディック素子の製造方法、フルイディック素子、フルイディック型流量計、複合型流量計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小流量域でのフルイディック振動を安定さ
せ、フルイディック振動出力による流量測定領域を小流
量域側に広げるようにする。 【解決手段】 ノズル３の出口６側の開口縁６ａを、一
定の半径以下の曲面となるように形成する。したがっ
て、ノズル３から流体が噴出するときに開口縁６ａにお
ける流体の剥離位置の変動が少なくなり、噴流の方向が
安定し、これにより、小流量域でのフルイディック振動
を安定させ、フルイディック振動出力による流量測定領
域を小流量域側に広げることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、流体の流量変化に
対応するフルイディック振動を検出するフルイディック
素子の製造方法、フルイディック素子、フルイディック
型流量計、複合型流量計に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種のフルイディック型流量計におい
ては種々の提案がなされている。例えば特開平８−２１
０８８６号公報に記載されている例は、図８に示すよう
なフルイディック素子１００を用いている。このフルイ
ディック素子１００は、流体入口１０１、ノズル１０
２、流路拡大部１０３、流体排出口１０４を順次接続さ
せて形成した流路と、流路拡大部１０３に配設されてノ
ズル１０２の出口と対向する誘振子１０５と、その下流
側に配置されたエンドブロック１０６とを有する。

【０００３】このようなフルイディック素子１００を用
いたフルイディック型流量計では、ノズル１０２から下
流側に向かって噴出する流体が誘振子１０５の外側に沿
って交互に振り分けられる。図８において誘振子１０５
の下側に流体が流れる状態から説明すると、ノズル１０
２から噴出する流体の大部分は流路拡大部１０３から流
体排出口１０４に向けて流れるが、一部はエンドブロッ
ク１０６にぶつかり流路拡大部１０３の下側の側壁に沿
って帰還流体となり、新たにノズル１０２からの噴出す
る流体の噴流に直角方向からぶつかる。この帰還流体の
エネルギーにより、新たにノズル１０２から噴出する流
体の噴流は今度は誘振子１０５の上側に流れ、一部はエ
ンドブロック１０６にぶつかり流路拡大部１０３の上側
の側壁に沿って帰還流体となり、新たにノズル１０２か
らの噴出する流体の噴流に直角方向からぶつかる。この
帰還流体のエネルギーにより、新たにノズルから噴出す
る流体の噴流は今度は誘振子１０５の下側に流れる。ノ
ズル１０２から噴出する噴流の流れの振り分けはこのよ
うにして繰り返される。

【０００４】フルイディック型流量計は、上記のように
流体に生じた振動（交番圧力波）の周波数を圧力センサ
により検出し、その検出した出力を電気信号に変換する
ことで流体の流量を測定しようとするものである。

【０００５】フルイディック型流量計では、流体が一定
幅のノズル１０２から誘振子１０５に向けて噴出した場
合、周囲の流体の流速より速い高速の流れ「噴流」と、そ
の流れの中に置かれた誘振子１０５の下流側で見られる
「後流」との関係が重要で、２次元の場で考えると誘振子
１０５の形状がフルイディック振動特性に極めて重要な
役割りを果たしている。

【０００６】もう少し詳しく説明すると、ノズル１０２
からの「噴流」が半無限の空間に噴出した場合は「噴流」の
方向は安定するが、流路拡大部１０３の空間は制限があ
り中央には誘振子１０５があるので、噴流はノズル１０
３から噴出するときの初速の方向を維持できなくなり、
このため二次元の噴流は不安定になり、この不安定性に
よりフルイディック振動が始まるきっかけが生まれると
考えられる。一方、流れの中に配置した誘振子１０５の
下流側には非対称配列の渦（カルマン渦）が生成され、
この渦列は蛇行する流れとなる。したがって、「後流」
は振動流となり安定し得なくなると考えられる。このよ
うに、「噴流」も「後流」も誘振子１０５の形状や流路
拡大部１０３の壁面によって影響を受けて不安定にな
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】現状のフルイディック
型流量計は小流量域での直線性が悪いが大流量域の測定
に適しているので、例えば都市ガスの流量を測定するガ
スメータ等では、小流量域の測定に適したフローセンサ
等の熱式流量検出センサとフルイディック型流量計とを
合わせもつ複合型流量計が用いられている。

【０００８】このようにフルイディック型流量計は、最
低振動流量（フルイディック振動の開始流量）が低く、
流量範囲には広いダイナミックレンジが望まれている。
フルイディック型流量計の流体振動開始量を０流量から
使うことができれば、熱式流量検出センサを用いること
なくフルイディック型流量計のみによる流量計が実現で
きる。

【０００９】たとえそうならなかったとしても、フルイ
ディック型流量計の安定した流体振動開始の流量を少し
でも低くすることができれば、熱式流量検出センサの仕
様を緩めることができる。すなわち、現状の複合型流量
計では、例えばフルスケール４０００Ｌ（リットル）／
Ｈ（時間）で、２００Ｌ／ｈ〜数１０００Ｌ／ｈの範囲
をフルイディック型流量計で受け持ち、０〜２００Ｌ／
ｈの範囲を熱式流量検出センサで受け持っている。この
ため、熱式流量検出センサの流量範囲が２桁もあること
から小流量域の測定精度が得られにくいという欠点があ
る。これにより、熱式流量検出センサの性能に厳しい仕
様が要求され、流量計として使用する場合には複雑な信
号処理や流量補正演算処理が必要である。

【００１０】したがって、フルイディック型流量計の流
体振動開始量を１００Ｌ／ｈ以下（８０〜９０Ｌ／ｈ）
にすることができただけでも、信号処理のし易さ、信頼
性、製造コストに面での改善に与える影響は大きい。

【００１１】このようなことから、本出願人は、フルイ
ディック型流量計で振動を検出し始めたときの流量（最
低振動検出流量）、流量−振動数特性に関して実験的に
検討したところ、「ノズルの出口の開口縁における角部
の形状」が重要な制御因子であることがわかった。具体
的に説明すると、ノズルの出口側の開口縁の角部の形状
はエッジであることが望ましいが、製作時にバリが発生
すると、バリが存在する部分とそうでない部分とでは流
れの状態が乱れてしまう。このため金型成型により製作
する場合にはバリが発生しないように曲面に形成する必
要がある。しかしながら、この曲面の半径が大きくなる
に従い、ノズルの開口縁に対する噴流の剥離位置の変動
が大きくなり、この結果、小流量域での直線性が悪くな
ることがわかった。

【００１２】そこで本発明の目的は、小流量域でのフル
イディック振動を安定させ、フルイディック振動出力に
よる流量測定領域を小流量域側に広げることである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１記載のフルイデ
ィック素子の製造方法は、ノズル及びこのノズルの断面
積より広い流路拡大部を接続してなる流路と、前記ノズ
ルの出口に対向する位置で前記流路拡大部に配置された
誘振子と、この誘振子の下流側となる位置で前記流路拡
大部に配置されたエンドブロックとを有するフルイディ
ック素子を金型により一体に成型する場合に、前記ノズ
ルの出口側の開口縁が前記ノズルから噴出する流体の噴
出方向を安定させるために滑らかになるように前記フル
イディック素子を成型する。

【００１４】したがって、この方法で製造されたフルイ
ディック素子は、ノズルから流体が噴出するときに開口
縁における流体の剥離位置の変動が少なくなり、噴流の
方向が安定する。

【００１５】請求項２記載のフルイディック素子の製造
方法は、請求項１記載の発明において、前記ノズルの出
口側の開口縁を滑らかにする方法として、その開口縁が
一定の半径以下の曲面となるような公差を満足するよう
に前記フルイディック素子を成型する。

【００１６】したがって、この方法で製造されたフルイ
ディック素子は、ノズルから流体が噴出するときに開口
縁における流体の剥離位置の変動が少なくなり、噴流の
方向が安定する。

【００１７】請求項３記載のフルイディック素子の製造
方法は、請求項２記載の発明において、前記ノズルを流
れる流体の流れの層方向と平行な高さ方向における前記
ノズルの開口縁の全域が均一に一定の半径以下の曲面と
なるような公差を満足するように前記フルイディック素
子を成型する。

【００１８】したがって、二次元の場においても噴流の
方向が安定する。

【００１９】請求項４記載のフルイディック素子の製造
方法は、請求項２記載の発明において、前記ノズルの中
心を通る中心線を間とする前記開口縁の両側が均一に一
定の半径以下の曲面となるような公差を満足するように
前記フルイディック素子を成型する。

【００２０】したがって、噴流の方向が安定し、さら
に、噴流の振り分けが均等に行われる。

【００２１】請求項５記載のフルイディック素子の製造
方法は、請求項３の発明において、前記ノズルの中心を
通る中心線を間とする前記開口縁の両側が均一に一定の
半径以下の曲面となるような公差を満足するように前記
フルイディック素子を成型する。

【００２２】したがって、二次元の場においても噴流の
方向が安定し、さらに、噴流の振り分けが均等に行われ
る。

【００２３】請求項６記載のフルイディック素子の製造
方法は、請求項２ないし５の何れか一記載の発明におい
て、前記ノズルの幅をｄ、半径をＲとしたとき、前記ノ
ズルの出口側の開口縁がＲ／ｄ＝０．１２５以下の曲面
となるような公差を満足するように前記フルイディック
素子を成型する。

【００２４】したがって、曲面の半径が具体的に与えら
れているため、ノズルから流体が噴出するときに開口縁
における流体の剥離位置の変動が一定の範囲以下に抑制
され、噴流の方向が安定する。

【００２５】請求項７記載のフルイディック素子の製造
方法は、請求項２ないし５の何れか一記載の発明におい
て、前記ノズルの幅をｄ、半径をＲとしたとき、前記ノ
ズルの出口側の開口縁がＲ／ｄ＝０．０７５以下の曲面
となるような公差を満足するように前記フルイディック
素子を成型する。

【００２６】したがって、ノズルから流体が噴出すると
きに開口縁における流体の剥離位置の変動が請求項６の
場合よりもさらに抑制される。

【００２７】請求項８記載のフルイディック素子の製造
方法は、請求項１ないし７記載の発明において、プラス
チック材料を用いて前記フルイディック素子を成型す
る。

【００２８】したがって、噴流の方向を安定させること
ができるフルイディック素子を安価に且つ容易に得るこ
とができる。

【００２９】請求項９記載のフルイディック素子は、ノ
ズル及びこのノズルの断面積より広い流路拡大部を接続
してなる流路と、前記ノズルの出口に対向する位置で前
記流路拡大部に配置された誘振子と、この誘振子の下流
側となる位置で前記流路拡大部に配置されたエンドブロ
ックとを有し、前記ノズルから噴出される流体の流れを
前記誘振子を中心に左右に振り分けて交番圧力波を生じ
させるフルイディック素子において、前記ノズルの出口
側の開口縁は、前記ノズルから噴出する流体の噴出方向
を安定させるために滑らかに形成されている。

【００３０】したがって、ノズルから流体が噴出すると
きに開口縁における流体の剥離位置の変動が少なくな
り、噴流の方向が安定する。

【００３１】請求項１０記載フルイディック素子は、請
求項９記載の発明において、前記ノズルの出口側の開口
縁は、一定の半径以下の曲面として形成されている。

【００３２】したがって、ノズルから流体が噴出すると
きに開口縁における流体の剥離位置の変動が少なくな
り、噴流の方向が安定する。

【００３３】請求項１１記載のフルイディック素子は、
請求項９又は１０記載の発明において、前記ノズルを流
れる流体の流れの層方向と平行な高さ方向における前記
ノズルの開口縁の全域は、均一に一定の半径以下の曲面
として形成されている。

【００３４】したがって、二次元の場においても噴流の
方向が安定する。

【００３５】請求項１２記載のフルイディック素子は、
請求項９又は１０記載の発明において、前記ノズルの中
心を通る中心線を間とする前記開口縁の両側は、均一に
一定の半径以下の曲面として形成されている。

【００３６】したがって、噴流の方向が安定し、さら
に、噴流の振り分けが均等に行われる。

【００３７】請求項１３記載のフルイディック素子は、
請求項１１記載の発明において、前記ノズルの中心を通
る中心線を間とする前記開口縁の両側は、均一に一定の
半径以下の曲面として形成されている。

【００３８】したがって、二次元の場においても噴流の
方向が安定し、さらに、噴流の振り分けが均等に行われ
る。

【００３９】請求項１４記載のフルイディック素子は、
請求項９ないし１３の何れか一記載の発明において、前
記ノズルの幅をｄ、半径をＲとしたとき、前記ノズルの
出口側の開口縁は、Ｒ／ｄ＝０．１２５以下の曲面とし
て形成されている。

【００４０】したがって、曲面の半径が具体的に与えら
れているため、ノズルから流体が噴出するときに開口縁
における流体の剥離位置の変動が一定の範囲以下に抑制
され、噴流の方向が安定する。

【００４１】請求項１５記載のフルイディック素子は、
請求項９ないし１３の何れか一記載の発明において、前
記ノズルの幅をｄ、半径をＲとしたとき、前記ノズルの
出口側の開口縁は、Ｒ／ｄ＝０．０７５以下の曲面とし
て形成されている。

【００４２】したがって、ノズルから流体が噴出すると
きに開口縁における流体の剥離位置の変動が請求項１４
の場合よりもさらに抑制される。

【００４３】請求項１６記載のフルイディック素子は、
請求項１１記載の発明において、前記ノズルの出口側の
開口縁に曲面を形成した場合、その曲面の円弧の長さは
前記ノズルの開口縁の高さ方向の全域において均一であ
る。

【００４４】したがって、二次元の場においても噴流の
方向が安定する。

【００４５】請求項１７記載の発明は、請求項１２又は
１３記載の発明において、前記ノズルの出口側の開口縁
に曲面を形成した場合、その曲面の円弧の長さは前記ノ
ズルの開口縁の両側において均一である。

【００４６】したがって、噴流の振り分けが均等に行わ
れる。

【００４７】請求項１８記載のフルイディック素子は、
請求項９ないし１７の何れか一記載の発明において、前
記流路と前記誘振子と前記エンドブロックとはプラスチ
ック材料を用いて成型されている。

【００４８】したがって、噴流の方向を安定させること
ができるフルイディック素子を安価に且つ容易に得るこ
とができる。

【００４９】請求項１９記載のフルイディック型流量計
は、請求項９ないし１８の何れか一記載のフルイディッ
ク素子と、前記フルイディック素子により発生される交
番圧力波に応じた信号を出力する圧力センサと、を備え
る。

【００５０】したがって、ノズルから流体が噴出すると
きに開口縁における流体の剥離位置の変動が少なくな
り、噴流の方向を安定させ得るフルイディック型流量計
を提供できる。

【００５１】請求項２０記載の複合型流量計は、請求項
１９記載のフルイディック型流量計と、小流量域の流体
の流量を検出する小流量域検出素子と、を備える。

【００５２】したがって、ノズルから流体が噴出すると
きに開口縁における流体の剥離位置の変動が少なくな
り、噴流の方向を安定させ得る複合型流量計を提供でき
る。

【００５３】請求項２１記載の複合型流量計は、請求項
２０の記載の発明において、前記小流量域検出素子は前
記フルイディック型流量計の前記ノズルの入口側に配置
されている。

【００５４】したがって、請求項２０記載の発明と同等
の作用が得られ、これに加え、流路の構成が簡略化され
る。

【００５５】請求項２２記載の複合型流量計は、請求項
２０記載の発明において、前記小流量域検出素子は前記
フルイディック型流量計の前記ノズルによる流体の流れ
の変動に影響されない位置に形成された小流量流路に配
置されている。

【００５６】したがって、請求項２０記載の発明と同等
の作用が得られ、これに加え、小流量域検出素子の出力
により流体の流量を測定する場合に、ノズルにおける流
体の流れの変動に左右されずに測定が可能となる。

【００５７】請求項２３記載の複合型流量計は、請求項
２０ないし２２の何れか一記載の発明において、小流量
域検出素子として熱式流量検出センサを用いる。

【００５８】したがって、請求項２０，２１，２２の発
明と同等の作用が得られ、これに加え、小流量域での測
定感度を高めることができる。

【００５９】

【発明の実施の形態】本発明の第一の実施の形態を図１
ないし図６に基づいて説明する。図１はフルイディック
素子の斜視図、図２は複合型流量計の概略構造を示す平
面図である。

【００６０】先ず、図１を参照してフルイディック素子
１Ａの構成について説明する。このフルイディック素子
１Ａは、矢印で示す流体の流れ方向に向かうに従い流路
断面積が絞られた流路絞り部２とノズル３とこのノズル
３の断面積より広い流路拡大部４とを順次接続してなる
流路５と、ノズル３の出口６に対向する位置で流路拡大
部４に配置された誘振子７と、この誘振子７の下流側と
なる位置で流路拡大部４に配置されたエンドブロック８
とを有し、ノズル３の中心を通る中心線を間に対称の形
状をもってプラスチック材料により成型されている。流
路絞り部２の上流側の端部と流路拡大部４の下流側の端
部とは開放されている。また、流路絞り部２の両側の壁
面には複数の溝９が形成されている。

【００６１】このようなフルイディック素子１Ａは、図
２に示すように流量計本体１０に組み込まれ、この流量
計本体１０の上面を閉塞する蓋(図示せず)により上面の
開口面が覆われる。その蓋の上面には圧力センサ(図示
せず)が取り付けられる。この圧力センサは、ノズル３
の出口６側の両側に配置されて蓋に形成された孔１１を
介してフルイディック素子１Ａの交番圧力波を検出し、
その検出した圧力に応じた電気信号を出力する。また、
フルイディック素子１Ａに形成された溝９には、整流網
１２と整流格子１３とが組み込まれている。

【００６２】流量計本体１０には、流体流入口１４と、
流体流出口１５と、流体流入口１４から流体流出口１５
に向けて流体としてのガスを流す流路１６が形成され、
この流路１６の中央部にフルイディック素子１Ａが配置
されている。フルイディック素子１Ａの流路絞り部２の
上流側は流体流入口１４に、流路拡大部４の出口側は流
体流出口１５に接続されている。さらに、フルイディッ
ク素子１Ａの上流側となる流路１６には、地震等の異常
な振動を受けたときに駆動部１７により流路１６を遮断
する遮断弁１８が組み立てられている。以上の組み立て
によりフルイディック型流量計２０が構成されている。

【００６３】さらに、フルイディック素子１Ａのノズル
３の入口側に小流量検出素子としての感熱式流量検出セ
ンサ(以下、実施の形態ではフローセンサと称する）１
９を配設することにより、複合型流量計３０が構成され
ている。このフローセンサ１９はガスの流量に応じた電
気信号を出力するので、その出力を基にガスの流量が測
定される。

【００６４】フルイディック型流量計２０の主要な構成
部品であるフルイディック素子１Ａは、流体流入口１４
から流入したガスがノズル３から下流側に向かって噴出
すると、ガスは誘振子７の外側に沿って交互に振り分け
られる。図２において、ガスが誘振子７の上側を流れる
状態から説明すると、ノズル３から噴出するガスの大部
分は流路拡大部４から流体流出口１５に向けて流れる
が、一部はエンドブロック８にぶつかり流路拡大部４の
上側の側壁に沿って帰還流体となり、新たにノズル３か
らの噴出するガスの噴流に略直角方向からぶつかる。こ
の帰還流体のエネルギーにより、新たにノズル３から噴
出するガスの噴流は今度は誘振子７の下側を流れ、一部
はエンドブロック８にぶつかり流路拡大部４の下側の側
壁に沿って帰還流体となり、新たにノズル３からの噴出
するガスの噴流に略直角方向からぶつかる。この帰還流
体のエネルギーにより、新たにノズル３から噴出するガ
スの噴流は今度は誘振子７の上側に流れる。ノズル３か
ら噴出する噴流の流れの振り分けはこのようなコアンダ
効果によって繰り返される。このようにすることで生じ
た流体振動（交番圧力波）を圧力センサにより検出し、
その出力の周期を電気信号に変換して認識することでガ
スの流量を測定しようとするものである。

【００６５】ところで、フルイディック素子１Ａは、Ａ
ＢＳ(Alkyl Benzene Sulfonate)、ＰＢＴ(Poly Butyren
e Terephthalate)、ＰＣ(polycabonate)、ＰＯＭ(Polya
cetal resin)、ＢＭＣ(Bulk Molding Compound)等のプ
ラスチック材料により成型されている。この場合、成型
後の寸法変化を小さくする上で、プラスチック材料は方
向によって収縮率が異なるが、平均の収縮率が例えば５
／１０００程度と低いＡＢＳ、ＰＢＴ、ＰＣ等が好まし
い。

【００６６】また、フルイディック素子１Ａを成型する
ときは金型を用いるので、金型の合わせ目となるノズル
３の出口６側の開口縁６ａには特にバリが生じ易い。こ
のバリは前述のように、流体がノズル３から噴出すると
きに流れを乱す原因となる。このバリの発生を避けるた
めにノズル３の開口縁６ａに曲面を形成するが、その曲
面の半径が大き過ぎると、流体の剥離位置の変動が大き
くなる。また、その曲面を仕上げ加工等により一定値に
定めることは至難である。

【００６７】そこで、フルイディック素子１Ａは、ノズ
ル３の出口６側の開口縁６ａが一定の半径以下の曲面と
なるような公差を満足するように成型されている。ここ
でいう一定の半径とは、ノズルの幅をｄ、半径をＲとし
たとき、Ｒ／ｄ＝０．１２５以下である。Ｒ／ｄ＝０．
０７５ならばさらによい。ノズル３の幅ｄはこの例では
４ｍｍであるので、前者の半径は０．５ｍｍ、後者の半
径は０．３ｍｍとなる。

【００６８】したがって、このような方法で製造された
フルイディック素子１Ａのノズル３の出口６側の開口縁
６ａは、バリのないエッジの状態から、０．５ｍｍ以下
の半径をもつ曲面の状態に維持されている。

【００６９】このような構成において、ノズル３からガ
スが噴出するときに開口縁６ａにおけるガスの剥離位置
の変動が少なくなり、噴流の方向が安定する。

【００７０】また、ノズル３を流れるガスの流れの層方
向と平行な高さ方向におけるノズル３の開口縁６ａの全
域が均一に一定の半径以下の曲面となるような公差を満
足するようにフルイディック素子１Ａを成型することに
より、成型されたフルイディック素子１Ａの開口縁６ａ
は、その高さ方向の全域が均一にバリのないエッジ状態
から、０．５ｍｍ以下の半径をもつ曲面の状態に維持さ
れる。したがって、二次元の場においても噴流の方向が
安定する。

【００７１】さらに、ノズル３の中心を通る中心線を間
とする開口縁６ａの両側が均一に一定の半径以下の曲面
となるような公差を満足するようにフルイディック素子
１Ａを成型することにより、成型されたフルイディック
素子１Ａの開口縁６ａは、その両側が均一にバリのない
エッジ状態から、０．５ｍｍ以下の半径をもつ曲面の状
態に維持される。したがって、コアンダ効果による噴流
の振り分けが極めて均等に行われる。

【００７２】ここで、ノズル３の出口６側の開口縁６ａ
の曲面の半径がＲ／ｄ＝０．１２５（半径０．５ｍｍ）
の場合の実験結果を図３及び図４に示す。

【００７３】図３は、１５０Ｌ／ｈ、１８０Ｌ／ｈ、２
００Ｌ／ｈ、３００Ｌ／ｈと小流量域でのフルイディッ
ク振動（交番圧力波）の周期を、流量域毎に１００パル
ス分にわたり測定したグラフである。図４は、３５００
Ｌ／ｈ、４０００Ｌ／ｈ、５０００Ｌ／ｈ、６０００Ｌ
／ｈと大流量域での交番圧力波の振動の周期を、流量域
毎に１００パルス分にわたり測定したグラフである。

【００７４】図３及び図４で分かるように、フルイディ
ック振動の周期は流量域が低いほど長くなる。このグラ
フに示すように、ある流量域では稀に振動の周期が非常
に長くなるときがある。例えば、１５０Ｌ／ｈの流量域
では殆ど０．６ｓｅｃ前後の周期を測定したが、３パル
スほど倍の１．２ｓｅｃと周期が長いときがある。これ
はパルス抜けと称して圧力波の交番が抜けたことを意味
する。その原因は、ガスがノズル３を噴出するときに、
ある瞬間に開口縁６ａに対するガスの剥離位置が大きく
逸脱したことによるものである。しかし、この逸脱する
率は１００パルスのうちに３パルス以下で、これは、２
００Ｌ／ｈ〜４００Ｌ／ｈ以下の小流量域において計量
法で許容される器差３％の範囲に入る値である。

【００７５】４００Ｌ／ｈ以上の流量域における器差は
１．５％と低い値に定められているが、図４に示すよう
に５０００Ｌ／ｈまでの大流量域では１００パルスのう
ち１パルスだけが逸脱する結果を示すので、器差１％の
範囲には十分に入る。さらに大流量域となる６０００Ｌ
／ｈでは１００パルスのうち２パルスだけが逸脱する結
果が出たが、器差１．５％の許容値は多少余裕を見込ん
であり、フルイディック振動を何回かのサンプリングに
より検出して流量を測定する場合に、それほど大きな問
題にはならない値である。この値は従来より改善された
値である。

【００７６】低流量域の直線性をさらに改善するには、
ノズル３の出口６側の開口縁６ａの曲面の半径をＲ／ｄ
＝０．０７５（半径０．３ｍｍ）にするのが好ましい。
以下、開口縁６ａの曲面の半径をＲ／ｄ＝０．０７５に
定めた場合の実験結果を図５及び図６に示す。

【００７７】図５は、１５０Ｌ／ｈ、１８０Ｌ／ｈ、２
００Ｌ／ｈ、３００Ｌ／ｈと小流量域でのフルイディッ
ク振動の周期を、流量域別に１００パルス分にわたり測
定したグラフである。図６は、３５００Ｌ／ｈ、４００
０Ｌ／ｈ、５０００Ｌ／ｈ、６０００Ｌ／ｈと大流量域
でのフルイディック振動の周期を、流量域別に１００パ
ルス分にわたり測定したグラフである。

【００７８】この結果でわかるように、１００パルス中
にパルス抜けの発生は１パルスも発生していない。すな
わち、フルイディック素型流量計２０は広範囲にわたり
計量法の器差を満足していることがわかる。

【００７９】なお、本実施の形態では、フルイディック
素子１のノズル３の入口側にフローセンサ１９を配置し
たので、複合型流量計３０としての流路１６の構成を簡
略化することができる。

【００８０】次に、本発明の第二の実施の形態を図７に
基いて説明する。前記実施の形態と同一部分は同一符号
を用い説明も省略する。図７は複合型流量計の内部の概
略構造を示す平面図である。本実施の形態のフルイディ
ック素子１Ｂが前記実施の形態のフルイディック素子１
Ａと異なる点は、 フルイディック素子１Ｂの平面の輪郭が長方形である
こと 複数の整流網１２を装着するために溝９の数が増えた
こと 流路絞り部２の側壁に小流量流路２１を合流させて形
成したことである。ノズル３の出口６側の開口縁６ａを
一定の半径以下の曲面としたことは前記実施の形態と同
様である。

【００８１】このようなフルイディック素子１Ｂは、溝
９に複数の整流網１２と整流格子１３とを組み込んだ後
に蓋(図示せず)により上面の開口面を覆い、その蓋の上
面に圧力センサ(図示せず)を取り付けることでフルイデ
ィック型流量計４０が構成されている。さらに、小流量
流路２１にフローセンサ１９を配設することにより、複
合型流量計５０が構成されている。

【００８２】このような構成において、小流量流路２１
はノズル３よりも上流側に形成され、この小流量流路２
１に感熱式流量検出センサ１９が配置されているので、
感熱式流量検出センサ１９の出力によりガスの流量を測
定する場合に、ノズル３におけるガスの流れの変動に左
右されずに測定することができる。

【００８３】

【発明の効果】請求項１記載のフルイディック素子の製
造方法は、ノズルの出口側の開口縁がノズルから噴出す
る流体の噴出方向を安定させるために滑らかになるよう
にフルイディック素子を成型するので、ノズルから流体
が噴出するときに開口縁における流体の剥離位置の変動
が少なくなり、噴流の方向が安定し、これにより、小流
量域でのフルイディック振動を安定させ、フルイディッ
ク振動出力による流量測定領域を小流量域側に広げるこ
とができる。

【００８４】請求項２記載のフルイディック素子の製造
方法は、請求項１記載の発明において、ノズルの出口側
の開口縁を滑らかにする方法として、その開口縁が一定
の半径以下の曲面となるような公差を満足するようにフ
ルイディック素子を成型するので、請求項１記載の発明
と同様の効果を得ることができる。

【００８５】請求項３記載のフルイディック素子の製造
方法は、請求項２記載の発明において、ノズルを流れる
流体の流れの層方向と平行な高さ方向におけるノズルの
開口縁の全域が均一に一定の半径以下の曲面となるよう
な公差を満足するようにフルイディック素子を成型する
ので、二次元の場においても噴流の方向を安定させるこ
とができる。

【００８６】請求項４記載のフルイディック素子の製造
方法は、請求項２記載の発明において、ノズルの中心を
通る中心線を間とする開口縁の両側が均一に一定の半径
以下の曲面となるような公差を満足するようにフルイデ
ィック素子を成型するので、噴流の方向を安定させるこ
とができ、さらに、噴流の振り分けを均等にし、フルイ
ディック振動のパルス抜けを効果的に防止することがで
きる。

【００８７】請求項５記載のフルイディック素子の製造
方法は、請求項３の発明において、ノズルの中心を通る
中心線を間とする開口縁の両側が均一に一定の半径以下
の曲面となるような公差を満足するようにフルイディッ
ク素子を成型するので、二次元の場においても噴流の方
向が安定し、さらに、噴流の振り分けを均等にすること
ができる。

【００８８】請求項６記載のフルイディック素子の製造
方法は、請求項２ないし５の何れか一記載の発明におい
て、ノズルの幅をｄ、半径をＲとしたとき、ノズルの出
口側の開口縁がＲ／ｄ＝０．１２５以下の曲面となるよ
うな公差を満足するようにフルイディック素子を成型す
るので、曲面の半径が具体的に与えられているため、ノ
ズルから流体が噴出するときに開口縁における流体の剥
離位置の変動を一定の範囲以下に抑制し、噴流の方向を
安定させることができる。

【００８９】請求項７記載のフルイディック素子の製造
方法は、請求項２ないし５の何れか一記載の発明におい
て、ノズルの幅をｄ、半径をＲとしたとき、ノズルの出
口側の開口縁がＲ／ｄ＝０．０７５以下の曲面となるよ
うな公差を満足するようにフルイディック素子を成型す
るので、ノズルから流体が噴出するときに開口縁におけ
る流体の剥離位置の変動を請求項６の場合よりもさらに
抑制することができる。

【００９０】請求項８記載のフルイディック素子の製造
方法は、請求項１ないし７記載の発明において、プラス
チック材料を用いてフルイディック素子を成型するの
で、噴流の方向を安定させることができるフルイディッ
ク素子を安価に且つ容易に得ることができる。

【００９１】請求項９記載のフルイディック素子は、ノ
ズルの出口側の開口縁は、ノズルから噴出する流体の噴
出方向を安定させるために滑らかに形成されているの
で、ノズルから流体が噴出するときに開口縁における流
体の剥離位置の変動が少なくなり、噴流の方向が安定
し、これにより、小流量域でのフルイディック振動を安
定させ、フルイディック振動出力による流量測定領域を
小流量域側に広げることができる。

【００９２】請求項１０記載フルイディック素子は、請
求項９記載の発明において、前記ノズルの出口側の開口
縁は、一定の半径以下の曲面として形成されているの
で、ノズルから流体が噴出するときに開口縁における流
体の剥離位置の変動が少なくなり、噴流の方向が安定
し、これにより、小流量域でのフルイディック振動を安
定させ、フルイディック振動出力による流量測定領域を
小流量域側に広げることができる。

【００９３】請求項１１記載のフルイディック素子は、
請求項９又は１０記載の発明において、ノズルを流れる
流体の流れの層方向と平行な高さ方向におけるノズルの
開口縁の全域は、均一に一定の半径以下の曲面として形
成されているので、二次元の場においても噴流の方向を
安定させることができる。

【００９４】請求項１２記載のフルイディック素子は、
請求項９又は１０記載の発明において、ノズルの中心を
通る中心線を間とする開口縁の両側は、均一に一定の半
径以下の曲面として形成されているので、噴流の方向を
安定させることができ、さらに、噴流の振り分けを均等
にし、フルイディック振動のパルス抜けを効果的に防止
することができる。

【００９５】請求項１３記載のフルイディック素子は、
請求項１１記載の発明において、ノズルの中心を通る中
心線を間とする前記開口縁の両側は、均一に一定の半径
以下の曲面として形成されているので、二次元の場にお
いても噴流の方向を安定させ、さらに、噴流の振り分け
を均等にすることができる。

【００９６】請求項１４記載のフルイディック素子は、
請求項９ないし１３の何れか一記載の発明において、ノ
ズルの幅をｄ、半径をＲとしたとき、ノズルの出口側の
開口縁は、Ｒ／ｄ＝０．１２５以下の曲面として形成さ
れているので、曲面の半径が具体的に与えられているた
め、ノズルから流体が噴出するときに開口縁における流
体の剥離位置の変動を一定の範囲以下に抑制し、噴流の
方向を安定させることができる。

【００９７】請求項１５記載のフルイディック素子は、
請求項９ないし１３の何れか一記載の発明において、ノ
ズルの幅をｄ、半径をＲとしたとき、ノズルの出口側の
開口縁は、Ｒ／ｄ＝０．０７５以下の曲面として形成さ
れているので、ノズルから流体が噴出するときに開口縁
における流体の剥離位置の変動を請求項１４の場合より
もさらに抑制することができる。

【００９８】請求項１６記載のフルイディック素子は、
請求項１１記載の発明において、ノズルの出口側の開口
縁に曲面を形成した場合、その曲面の円弧の長さは前記
ノズルの開口縁の高さ方向の全域において均一であるの
で、二次元の場においても噴流の方向を安定させること
ができる。

【００９９】請求項１７記載の発明は、請求項１２又は
１３記載の発明において、ノズルの出口側の開口縁に曲
面を形成した場合、その曲面の円弧の長さはノズルの開
口縁の両側において均一であるので、噴流の振り分けを
均等にすることができる。

【０１００】請求項１８記載のフルイディック素子は、
請求項９ないし１７の何れか一記載の発明において、プ
ラスチック材料を用いて成型されているので、噴流の方
向を安定させることができるフルイディック素子を安価
に且つ容易に得ることができる。

【０１０１】請求項１９記載のフルイディック型流量計
は、請求項９ないし１８の何れか一記載のフルイディッ
ク素子を備えるので、ノズルから流体が噴出するときに
開口縁における流体の剥離位置の変動を少なくし、噴流
の方向を安定させ得るフルイディック型流量計を提供で
きる。

【０１０２】請求項２０記載の複合型流量計は、請求項
１９記載のフルイディック型流量計と小流量域検出素子
とを備えるので、ノズルから流体が噴出するときに開口
縁における流体の剥離位置の変動を少なくし、噴流の方
向を安定させ得る複合型流量計を提供できる。

【０１０３】請求項２１記載の複合型流量計は、請求項
２０記載の発明において、小流量域検出素子はノズルの
入口側に配置されているので、請求項２０記載の発明の
効果に加えて、流路の構成を簡略化することができる。

【０１０４】請求項２２記載の複合型流量計は、請求項
２０記載の発明において、小流量域検出素子はノズルに
よる流体の流れの変動に影響されない位置に形成された
小流量流路に配置されているので、請求項２０の発明の
効果に加えて、小流量域検出素子の出力により流体の流
量を測定する場合に、ノズルにおける流体の流れの変動
に左右されずに測定が可能となる。

【０１０５】請求項２３記載の複合型流量計は、請求項
２０ないし２２の何れか一記載の発明において、小流量
域検出素子として熱式流量検出センサを用いるので、請
求項，２０，２１，２２の発明の効果に加えて、小流量
域での測定感度を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施の形態におけるフルイディ
ック素子の斜視図である。

【図２】複合型流量計の概略構造を示す平面図である。

【図３】小流量域での交番圧力波の振動の周期を、流量
別毎に１００パルス分にわたり測定したグラフである。

【図４】大流量域での交番圧力波の振動の周期を、流量
別毎に１００パルス分にわたり測定したグラフである。

【図５】小流量域での交番圧力波の振動の周期を、流量
別毎に１００パルス分にわたり測定したグラフである。

【図６】大流量域での交番圧力波の振動の周期を、流量
別毎に１００パルス分にわたり測定したグラフである。

【図７】本発明の第二の実施の形態における複合型流量
計の概略構造を示す平面図である。

【図８】従来のフルイディック素子を示す平面図であ
る。

【符号の説明】

１Ａ，１Ｂ フルイディック素子 ３ ノズル ４ 流路拡大部 ５ 流路 ６ ノズルの出口 ６ａ 開口縁 ７ 誘振子 ８ エンドブロック １９ 小流量域検出素子 ２０，４０ 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 CA10 CB01 CD13 CF01 CF05 CF11 CH01 CH05

Claims (23)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ノズル及びこのノズルの断面積より広い
   流路拡大部を接続してなる流路と、前記ノズルの出口に
   対向する位置で前記流路拡大部に配置された誘振子と、
   この誘振子の下流側となる位置で前記流路拡大部に配置
   されたエンドブロックとを有するフルイディック素子を
   金型により一体に成型する場合に、 前記ノズルの出口側の開口縁が前記ノズルから噴出する
   流体の噴出方向を安定させるために滑らかになるように
   前記フルイディック素子を成型することを特徴とするフ
   ルイディック素子の製造方法。
2. 【請求項２】 前記ノズルの出口側の開口縁を滑らかに
   する方法として、その開口縁が滑らかになるように、そ
   の開口縁が一定の半径以下の曲面となるような公差を満
   足するように前記フルイディック素子を成型することを
   特徴とする請求項１記載のフルイディック素子の製造方
   法。
3. 【請求項３】 前記ノズルを流れる流体の流れの層方向
   と平行な高さ方向における前記ノズルの開口縁の全域が
   均一に一定の半径以下の曲面となるような公差を満足す
   るように前記フルイディック素子を成型することを特徴
   とする請求項２記載のフルイディック素子の製造方法。
4. 【請求項４】 前記ノズルの中心を通る中心線を間とす
   る前記開口縁の両側が均一に一定の半径以下の曲面とな
   るような公差を満足するように前記フルイディック素子
   を成型することを特徴とする請求項２記載のフルイディ
   ック素子の製造方法。
5. 【請求項５】 前記ノズルの中心を通る中心線を間とす
   る前記開口縁の両側が均一に一定の半径以下の曲面とな
   るような公差を満足するように前記フルイディック素子
   を成型することを特徴とする請求項３記載のフルイディ
   ック素子の製造方法。
6. 【請求項６】 前記ノズルの幅をｄ、半径をＲとしたと
   き、前記ノズルの出口側の開口縁がＲ／ｄ＝０．１２５
   以下の曲面となるような公差を満足するように前記フル
   イディック素子を成型することを特徴とする請求項２な
   いし５の何れか一記載のフルイディック素子の製造方
   法。
7. 【請求項７】 前記ノズルの幅をｄ、半径をＲとしたと
   き、前記ノズルの出口側の開口縁がＲ／ｄ＝０．０７５
   以下の曲面となるような公差を満足するように前記フル
   イディック素子を成型することを特徴とする請求項２な
   いし５の何れか一記載のフルイディック素子の製造方
   法。
8. 【請求項８】 プラスチック材料を用いて前記フルイデ
   ィック素子を成型することを特徴とする請求項１ないし
   ７の何れか一記載のフルイディック素子の製造方法。
9. 【請求項９】 ノズル及びこのノズルの断面積より広い
   流路拡大部を接続してなる流路と、前記ノズルの出口に
   対向する位置で前記流路拡大部に配置された誘振子と、
   この誘振子の下流側となる位置で前記流路拡大部に配置
   されたエンドブロックとを有し、前記ノズルから噴出さ
   れる流体の流れを前記誘振子を中心に左右に振り分けて
   交番圧力波を生じさせるフルイディック素子において、 前記ノズルの出口側の開口縁は、前記ノズルから噴出す
   る流体の噴出方向を安定させるために滑らかに形成され
   ていることを特徴とするフルイディック素子。
10. 【請求項１０】 前記ノズルの出口側の開口縁は、一定
    の半径以下の曲面として形成されていることを特徴とす
    る請求項９記載のフルイディック素子。
11. 【請求項１１】 前記ノズルを流れる流体の流れの層方
    向と平行な高さ方向における前記ノズルの開口縁の全域
    は、均一に一定の半径以下の曲面として形成されている
    ことを特徴とする請求項９又は１０記載のフルイディッ
    ク素子。
12. 【請求項１２】 前記ノズルの中心を通る中心線を間と
    する前記開口縁の両側は、均一に一定の半径以下の曲面
    として形成されていることを特徴とする請求項９又は１
    ０記載のフルイディック素子。
13. 【請求項１３】 前記ノズルの中心を通る中心線を間と
    する前記開口縁の両側は、均一に一定の半径以下の曲面
    として形成されていることを特徴とする請求項１１記載
    のフルイディック素子。
14. 【請求項１４】 前記ノズルの幅をｄ、半径をＲとした
    とき、前記ノズルの出口側の開口縁は、Ｒ／ｄ＝０．１
    ２５以下の曲面として形成されていることを特徴とする
    請求項９ないし１３の何れか一記載のフルイディック素
    子。
15. 【請求項１５】 前記ノズルの幅をｄ、半径をＲとした
    とき、前記ノズルの出口側の開口縁は、Ｒ／ｄ＝０．０
    ７５以下の曲面として形成されていることを特徴とする
    請求項９ないし１３の何れか一記載のフルイディック素
    子。
16. 【請求項１６】 前記ノズルの出口側の開口縁に曲面を
    形成した場合、その曲面の円弧の長さは前記ノズルの開
    口縁の高さ方向の全域において均一であることを特徴と
    する請求項１１記載のフルイディック素子。
17. 【請求項１７】 前記ノズルの出口側の開口縁に曲面を
    形成した場合、その曲面の円弧の長さは前記ノズルの開
    口縁の両側において均一であることを特徴とする請求項
    １２又は１３記載のフルイディック素子。
18. 【請求項１８】 前記流路と前記誘振子と前記エンドブ
    ロックとはプラスチック材料を用いて成型されているこ
    とを特徴とする請求項９ないし１７の何れか一記載のフ
    ルイディック素子。
19. 【請求項１９】 請求項９ないし１８の何れか一記載の
    フルイディック素子と、 前記フルイディック素子により発生される交番圧力波に
    応じた信号を出力する圧力センサと、を備えるフルイデ
    ィック型流量計。
20. 【請求項２０】 請求項１９記載のフルイディック型流
    量計と、小流量域の流体の流量を検出する小流量域検出
    素子と、を備える複合型流量計。
21. 【請求項２１】 前記小流量域検出素子は前記フルイデ
    ィック型流量計の前記ノズルの入口側に配置されている
    請求項２０記載の複合型流量計。
22. 【請求項２２】 前記小流量域検出素子は前記フルイデ
    ィック型流量計の前記ノズルによる流体の流れの変動に
    影響されない位置に形成された小流量流路に配置されて
    いる請求項２０記載の複合型流量計。
23. 【請求項２３】 小流量域検出素子として熱式流量検出
    センサを用いる請求項２０ないし２２の何れか一記載の
    複合型流量計。