JP2566605B2 - フルイデイック流量計 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、管路縮小部、噴出ノズル及び管路拡大部を
その順に流動方向に連ねて形成し、前記噴出ノズルと管
路拡大部の境界部に、一対の制御ノズルを、前記噴出ノ
ズルの噴出方向に対してほぼ直角方向に向かって、か
つ、相対向して形成し、前記両制御ノズル夫々と前記管
路拡大部の下流側を接続する一対の帰還流路を形成し、
前記管路拡大部における流動方向切換安定化のためのタ
ーゲットを設け、管路縮小部に連なる噴出ノズルからの
噴流が管路拡大部の一方の傾斜面に沿う状態で安定する
現象、及び、制御ノズルから交互に流体を吹出すことに
より噴出ノズルからの噴流が管路拡大部の両傾斜面を交
互に沿って流れる現象を利用して、流量を測定するよう
に、噴出ノズルからの噴流の流動方向変化に起因する圧
力又は流量変化を検出する流量測定用センサーを設けた
フルイデイック流量計に関する。

〔従来の技術〕

従来、第６図に示すように、管路拡大部（５）と制御
ノズル（6a），（6b）と帰還流路（7a），（7b）を区画
形成する一対の第１隔壁（18a），（18b）間に配置した
ターゲット（19）を、横断面形状が長方形になるように
形成していた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、測定流量範囲を大きくすると、微小流量の測
定における誤差が大きく、一層の改良の余地があった。

本発明の目的は、簡単なターゲットの形状の改良でも
って、測定流量範囲を十分に大きくしながら、流量いか
んにかかわらず正確に流量測定できるようにする点にあ
る。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の特徴構成は、ターゲットの噴出ノズル側に向
かう前面に、管路拡大部と制御ノズルと帰還流路を区画
形成する一対の第１隔壁に近い部分よりも、それら両部
分の中間部が前記噴出ノズルの噴出方向に位置する凹部
を形成したことにあり、その作用効果は次の通りであ
る。

〔作用〕

つまり、ターゲットをいかなる形状にすれば、流量測
定誤差を小さくしながら測量測定範囲を大きくできるか
を実験で調べた結果、ターゲットの前面に凹部を形成す
ると、測定誤差を実用可能な微小範囲に抑えながら、測
定流量範囲を微少流量側に前述の従来技術よりも20％程
度拡大できる事実が判った。

これは、ターゲット前面の凹部のために噴流の乱れが
大きくなって、微少流量であっても噴流の流動方向切換
えが安定して行われるためと推論できる。

〔発明の効果〕

その結果、単にターゲットの形状を変更するだけの極
めて簡単な改造でもって、流量測定範囲を微少流量側に
十分に拡大できるようになり、フルイデイック流路計の
用途拡大を図れるようになった。

〔実施例〕

次に第１図及び第２図により実施例を示す。

管（１）内に管路縮小部（２）及び噴出ノズル（３）
を形成する一対の第１流路形成部材（4a），（4b）を、
管中心軸芯（Ｐ）に対して対称的に配置し、管路縮小部
（２）の作用で噴出ノズル（３）に流体を円滑に導くと
共に、噴出ノズル（３）から管中心軸芯（Ｐ）とほぼ平
行に流体を噴出するように構成し、管路拡大部（５）、
一対の制御ノズル（6a），（6b）、及び、管路拡大部
（５）の下流側と制御ノズル（6a），（6b）を各別に連
通する一対の帰還流路（7a），（7b）を区画形成する一
対の第１隔壁（8a），（8b）を管中心軸芯（Ｐ）に対し
て対称的に配置し、一対の制御ノズル（6a），（6b）
を、噴出ノズル（３）の噴出方向に対してほぼ直角方向
に向かわせると共に相対向させてある。第２隔壁（11）
を、一対の排出路（10a），（10b）を形成すると共に、
管路拡大部（５）の下流側を遮断する状態で設け、両排
出路（10a），（10b）の入口を両帰還流路（7a），（7
b）の入口側に各別に連通させてある。

つまり、噴出ノズル（３）からの流体噴出が開始され
ると、コアンダ効果によって噴出流体は一方の隔壁（8
a）に沿って流れ、そのためにその隔壁（8a）側に位置
する制御ノズル（6a）に帰還流路（7a）から大きな流体
エネルギーが付与されて、噴出流体が反対側の隔壁（8
b）に沿って流れるようになり、今度は反対側の制御ノ
ズル（6b）からの流体エネルギーによって噴出流体が初
めに沿った隔壁（8a）に再び沿って流れるようになり、
このようにして、噴出ノズル（３）からの流体が隔壁
（8a），（8b）に対して交互に沿うように構成し、もっ
て、噴出流体量が増大する程短周期で、かつ、定量的相
関のある状態で噴出流体の流動方向が変化するように構
成してある。

噴出ノズル（３）の流路巾を全長にわたって等しくす
るか、あるいは、噴出側ほど狭くなるようにして、噴出
側ほど広くなるようにするよりも、 （イ） 流量測定範囲の拡大、 （ロ） 噴出流体量と噴出流体の流動方向変化における
周期との相関における直線性向上、 （ハ） 流量測定用センサーからの信号の波形における
乱れ減少 を図れるように構成してある。

第１隔壁（8a），（8b）の横断面形状を、管路拡大部
（５）に臨む曲率半径の大きい曲面と、帰還流路（7
a），（7b）に臨む曲率半径の小さい曲面とを有する形
状に形成して、前記（イ）ないし（ハ）項の長所を一層
顕著にできるように構成してある。

管路拡大部（５）における流動方向切換安定化のため
のターゲット（12）を設け、ターゲット（12）の噴出ノ
ズル（３）側に向かう前面（12a）に、第１隔壁（8
a），（8b）に近い部分よりも、それら両部分の中間部
が噴出ノズル（３）の噴出方向に位置する凹部を形成
し、微少流量側への流量測定範囲拡大を図れるように構
成してある。

ターゲット（12）のうち第１隔壁（8a），（8b）に向
かう両端面（12b）を、前面（12a）とそれとは反対側の
後面（12c）にわたる半割円柱周面形状あるいはそれに
近似に形状に形成し、ターゲット（12）の下流側での流
動乱れを少なくして、前記（ロ）及び（ハ）項の長所を
一層顕著にし、測定誤差を小さくできるように構成して
ある。

第２隔壁（11）とターゲット（12）との間に、第１隔
壁（8a），（8b）との間に帰還流路（7a），（7b）の入
口を形成する第３隔壁（９）を設け、両帰還流路（7
a），（7b）にわたる連通路（17）を第２隔壁（11）と
第３隔壁（９）との間に形成し、第３隔壁（９）のター
ゲット（12）側に向かう前面（9a）を、第１隔壁（8
a），（8b）に近い部分よりも、それら両部分の中間部
が噴出ノズル（３）の噴出方向に位置する凹面に形成し
てある。ターゲット（12）と第３隔壁（９）の間隔ａ
と、第２隔壁（11）と第３隔壁（９）の間隔ｂとの相関
を、a:b＝2:1〜5:1に設定することが望ましい。

つまり、噴出ノズル（３）からの噴流の流動方向変化
に伴って帰還流路の一方（7a）又は（7b）に流体が流入
開始する時に、その帰還流路（7a）又は（7b）に存在す
る静止流体が流入流体によって連通路（17）に押し流さ
れて流体流入にじゃまにならないため、流入流体を円滑
に排出路（10a）又は（10b）に流すことができ、特に微
少及び大流量域において、流量測定用センサーからの発
振の遅延を抑制して、測定誤差を小さくできるように構
成してある。

両帰還流路（7a），（7b）の入口の反転流動部（Ａ）
に各別に連通させたパイプ（13a），（13b）を密閉ケー
ス（16）に接続し、密閉ケース（16）内に圧力センサー
（14）を両パイプ（13a），（13b）からの流体圧が互い
に逆向きに作用するように取付け、噴出ノズル（３）か
らの噴流の流動方向変化に起因する反転流動部（Ａ）で
の圧力変化を圧力センサー（14）で検出して、圧力セン
サー（14）から流量測定器（15）に正弦波状の波形信号
を送り、流量測定器（15）において、波形信号の周波数
から流量を算出して表示するように構成し、もって、帰
還型フルイデイック流量計を形成してある。

〔実施例〕

次に実験例を示す。

前述実施例と同様のターゲット（12）を設け、第３隔
壁（９）を第２隔壁（11）と一体形成して連通路（17）
を無くしたフルイデイック流量計について、測定流量と
測定誤差の相関を調べたところ、第４図に示す結果を得
た。

つまり、最大流量（3000l/h）からその1/30の微少流
量（100l/h）の広範囲を、誤差が±2.5％以下になる状
態で正確に測定できることが判った。

他方、第６図に示した従来技術において、流量範囲
（3,000〜150l/h）における誤差は、第７図に示すよう
に微少流量域（150〜300l/h）で最大10％以上のもの大
きなものになり、第４図と第７図の比較によって明らか
なように、本発明によれば、流量測定範囲を大きくしな
がら、微少流量であっても測定を正確に行えるのであ
る。

また、前述の実施例と同様のターゲット（12）を設け
ると共に、第２隔壁（11）と第３隔壁（９）の間に連通
路（17）を形成したフルイデイック流量計について、測
定流量と測定誤差の相関を調べたところ、第５図に示す
結果を得た。

つまり、広い流量測定範囲（3,000〜100l/h）を0.5％
以下の極めて小さい誤差で正確に測定できることが判
り、また、第４図と第３図の比較によって明らかなよう
に、微少及び大流量域での誤差改善に連通路（17）が極
めて有効であることが判った。

要するに、本発明によれば、測定流量範囲を例えば都
市ガスの家庭用ガスメータとして必要な100〜3,000l/h
というように大にしながら、流量測定における誤差を例
えば都市ガスの家庭用ガスメータの検定公差内にでき
る。

〔別実施例〕

次に別実施例を説明する。

フルイデイック流量計の具体構造は適宜変更自在であ
り、例えば第１隔壁（8a），（8b）や第２隔壁（11）の
形状を適当に変更したり、第３隔壁（９）を第２隔壁
（11）と一体形成する等が可能である。

ターゲット（12）の形状に適当に変更でき、例えば第
３図（イ）や（ロ）に示すように前面（12a）の凹部の
形状を変更したり、第３図（ハ）に示すように後面（12
c）を中央側ほど後方に位置する凸面形状に形成した
り、あるいは、両端面（12b）を平坦面に形成する等が
可能である。

圧力センサー（14）を一方の帰還流路（7a）又は（7
b）の入口の反転流動部（Ａ）における圧力変化を検出
するように設けてもよく、その場合、反転流動部（Ａ）
に圧力センサー（14）を配置してもよい。さらに、圧力
センサーに替えて流量センサーを設けてもよく、それら
センサー（14）を帰還流路（7a），（7b）のいずれに配
置してもよい。

流量計は、主として燃料ガスや水道等において工業用
や家庭用に利用するが、その用途に特定されない。

尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を便利にする
為に符号を記すが、該記入により本発明は添付図面の構
造に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す断面図、第２図は要部拡
大図である。第３図（イ）ないし（ハ）は本発明の各別
の実施例を示す要部図である。第４図及び第５図は本発
明の実験結果を示すグラフである。第６図は従来例を示
す断面図、第７図は従来例の実験結果を示すグラフであ
る。 （２）……管路縮小部、（３）……噴出ノズル、（５）
……管路拡大部、（6a），（6b）……制御ノズル、（7
a），（7b）……帰還流路、（8a），（8b）……第１隔
壁、（９）……第３隔壁、（9a）……第３隔壁の前面、
（10a），（10b）……排出路、（11）……第２隔壁、
（12）……ターゲット、（12a）……ターゲットの前
面、（12b）……ターゲットの端面、（12c）……ターゲ
ットの後面、（14）……センサー、（17）……連通路。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】管路縮小部（２）、噴出ノズル（３）及び
   管路拡大部（５）をその順に流動方向に連ねて形成し、
   前記噴出ノズル（３）と管路拡大部（５）の境界部に、
   一対の制御ノズル（6a），（6b）を、前記噴出ノズル
   （３）の噴出方向に対してほぼ直角方向に向かって、か
   つ、相対向して形成し、前記両制御ノズル（6a），（6
   b）夫々と前記管路拡大部（５）の下流側を接続する一
   対の帰還流路（7a），（7b）を形成し、前記管路拡大部
   （５）における流動方向切換安定化のためのターゲット
   （12）を設け、前記噴出ノズル（３）からの噴流の流動
   方向変化に起因する圧力又は流量変化を検出する流量測
   定用センサー（14）を設けたフルイデイック流量計であ
   って、前記ターゲット（12）の前記噴出ノズル（３）側
   に向かう前面（12a）に、前記管路拡大部（５）と制御
   ノズル（6a），（6b）と帰還流路（7a），（7b）を区画
   形成する一対の第１隔壁（8a），（8b）に近い部分より
   も、それら両部分の中間部が前記噴出ノズル（３）の噴
   出方向に位置する凹部を形成してあるフルイデイック流
   量計。
2. 【請求項２】前記ターゲット（12）のうち前記第１隔壁
   （8a），（8b）に向かう両端面（12b）を、前記前面（1
   2a）からそれとは反対側の後面（12c）にわたる半割円
   柱周面形状あるいはそれに近似の形状に形成してある請
   求項１記載のフルイデイック流量計。
3. 【請求項３】前記管路拡大部（５）の下流側を遮断する
   と共に前記両帰還流路（7a），（7b）に各別接続した一
   対の排出路（10a），（10b）を形成するための第２隔壁
   （11）と、前記ターゲット（12）との間に、前記第１隔
   壁（8a），（8b）との間に前記帰還流路（7a），（7b）
   の入口を形成する第３隔壁（９）を、前記第２隔壁（1
   1）との間に前記両帰還流路（7a），（7b）にわたる連
   通路（17）を形成した状態で設け、前記第３隔壁（９）
   の前記ターゲット（12）側に向かう前面（9a）を、前記
   第１隔壁（8a），（8b）に近い部分よりも、それら両部
   分の中間部が前記噴出ノズル（３）の噴出方向に位置す
   る凹面に形成してある請求項２記載のフルイデイック流
   量計。