JP3068649B2 - 流体振動子を備えた流量計 - Google Patents
流体振動子を備えた流量計Info
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- JP3068649B2 JP3068649B2 JP5518994A JP51899493A JP3068649B2 JP 3068649 B2 JP3068649 B2 JP 3068649B2 JP 5518994 A JP5518994 A JP 5518994A JP 51899493 A JP51899493 A JP 51899493A JP 3068649 B2 JP3068649 B2 JP 3068649B2
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- plane
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/05—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
- G01F1/20—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow
- G01F1/32—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow using swirl flowmeters
- G01F1/3227—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow using swirl flowmeters using fluidic oscillators
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Volume Flow (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、流れている液体或いはガス状流体の流量を
測定することのできる流体振動子に関する。
測定することのできる流体振動子に関する。
米国特許第4,244,230号は、対称平面に関して対称で
ある流体振動子流量計を説明する。この流量計は、二次
元の流体ジェットをチャンバに供給するノズルの形態の
入口を有する。このチャンバの内側で、障害物が、ジェ
ットの進路に配置された正面キャビティを有する。ジェ
ットの振動は、流量計の対称平面に対して横向きであ
り、ジェットの振動に伴って１つがジェットのどちらか
一方の側にある２つの渦がキャビティ中に形成される。
各渦は、他方の渦と位相を異にして、交互に強くそして
弱い。振動中に、ジェットの衝撃箇所はキャビティの壁
をスイープする。
ある流体振動子流量計を説明する。この流量計は、二次
元の流体ジェットをチャンバに供給するノズルの形態の
入口を有する。このチャンバの内側で、障害物が、ジェ
ットの進路に配置された正面キャビティを有する。ジェ
ットの振動は、流量計の対称平面に対して横向きであ
り、ジェットの振動に伴って１つがジェットのどちらか
一方の側にある２つの渦がキャビティ中に形成される。
各渦は、他方の渦と位相を異にして、交互に強くそして
弱い。振動中に、ジェットの衝撃箇所はキャビティの壁
をスイープする。
対称平面の両側に配置された２つの圧力タップが、キ
ャビティ内のジェットの振動の振動数を測定するような
仕方で１又は２以上の圧力センサに連結されている。図
１は、２つの圧力タップ箇所の圧力差を時間ｔの関数と
して測定する圧力センサによって出された電気信号を概
略的に示す。
ャビティ内のジェットの振動の振動数を測定するような
仕方で１又は２以上の圧力センサに連結されている。図
１は、２つの圧力タップ箇所の圧力差を時間ｔの関数と
して測定する圧力センサによって出された電気信号を概
略的に示す。
各極値は２つのピークを有する。２つのピークの間に
位置する谷の最も深い箇所は、最大ふれ箇所を通過する
ジェットの衝撃箇所に対応する。
位置する谷の最も深い箇所は、最大ふれ箇所を通過する
ジェットの衝撃箇所に対応する。
かくして、もし我々が、圧力タップの部分を通過した
後、対称平面から離れるようにキャビティをスイープす
るジェットを考えるなら、ジェットは最大ふれ箇所に向
かってその進路を続ける。
後、対称平面から離れるようにキャビティをスイープす
るジェットを考えるなら、ジェットは最大ふれ箇所に向
かってその進路を続ける。
最大点に達した後、圧力タップの箇所で測定される圧
力は減少する。最大ふれ箇所（ピーク間の谷の底）に達
すると、ジェットは、圧力タップに近づきながら、（第
２のピークは圧力タップの位置を通るジェットの通過に
対応し）、対称平面に向って戻り、次いで、反対側の圧
力タップに向って通過する。
力は減少する。最大ふれ箇所（ピーク間の谷の底）に達
すると、ジェットは、圧力タップに近づきながら、（第
２のピークは圧力タップの位置を通るジェットの通過に
対応し）、対称平面に向って戻り、次いで、反対側の圧
力タップに向って通過する。
適当な選択されたいき値を越えると、信号Ｓは、適当
な電子装置によって方形波に変換される。各方形波は、
流量計を通過した流体の体積に相当する。かくして、方
形波を数えることによって流量を決定することができ
る。
な電子装置によって方形波に変換される。各方形波は、
流量計を通過した流体の体積に相当する。かくして、方
形波を数えることによって流量を決定することができ
る。
このような測定の精度は、振動期間の半分に等しい。
かくして、流体の流れが妨害された時、そして、振動
が止む場合には、キャビティの底でのジェットの衝撃箇
所の正確な位置は不明であり、それによって、測定の不
正確さが生じる。
が止む場合には、キャビティの底でのジェットの衝撃箇
所の正確な位置は不明であり、それによって、測定の不
正確さが生じる。
本発明の目的は、上述した形式の流量計の精度を２倍
まで向上させ、且つ、キャビティ内のジェットの振動の
振動数を増加させることなくこれを行うことである。
まで向上させ、且つ、キャビティ内のジェットの振動の
振動数を増加させることなくこれを行うことである。
これを行うために、本発明は、対称平面の両側の対称
的な圧力タップに加えて、少なくとも１つの圧力タップ
を、対称平面とキャビティの底との交差軸線上にある箇
所に配置することを提案する。差圧測定が、（ａ）対称
平面の両側に対称的に配置された圧力タップの間に存在
する差圧と、（ｂ）交差軸線上にある圧力タップの部分
に存在する圧力との間で行われる。差圧に対応する信号
から形成される方形波は、従来技術の振動数より大きな
振動数（少なくとも２倍）で現れ、各方形波は、体積流
量の小さな単位に対応し、測定精度が向上する。
的な圧力タップに加えて、少なくとも１つの圧力タップ
を、対称平面とキャビティの底との交差軸線上にある箇
所に配置することを提案する。差圧測定が、（ａ）対称
平面の両側に対称的に配置された圧力タップの間に存在
する差圧と、（ｂ）交差軸線上にある圧力タップの部分
に存在する圧力との間で行われる。差圧に対応する信号
から形成される方形波は、従来技術の振動数より大きな
振動数（少なくとも２倍）で現れ、各方形波は、体積流
量の小さな単位に対応し、測定精度が向上する。
対称平面に対称的な圧力タップは、実質的にキャビテ
ィのジェットの衝撃箇所の最大ふれ箇所の場所に配置さ
れるのが好ましい。
ィのジェットの衝撃箇所の最大ふれ箇所の場所に配置さ
れるのが好ましい。
本発明の特徴は、添付図面を参照して、例示として示
され、限定することがない以下の説明を読むことからよ
り明らかになる。
され、限定することがない以下の説明を読むことからよ
り明らかになる。
既に説明した図１は、先行技術の流量計によって測定
された信号を概略的に示す。
された信号を概略的に示す。
図２は、本発明の装置を上方から概略的に示す。
図３は、本発明による流量計の部分を構成する障害物
の概略的な斜視図である。
の概略的な斜視図である。
図４は、差圧の測定によって出力された信号と、計測
可能な体積流量の方形波とを概略的に示す。
可能な体積流量の方形波とを概略的に示す。
図２を参照すると、液体或いは気体とに等しく都合良
く適用可能な、本発明による装置の実施例が説明されて
いる。この流量計は、一端が流体用入口ダクト12に、そ
の他端が振動チャンバ14に連結された流体入口10を有す
る。
く適用可能な、本発明による装置の実施例が説明されて
いる。この流量計は、一端が流体用入口ダクト12に、そ
の他端が振動チャンバ14に連結された流体入口10を有す
る。
流体入口10は、ダクト12内の円形横断面のジェットか
ら、正方形或いは長方形横断面のジェットに移行させる
ことができる平行六面体の沈静室16を有する。この沈静
室は、入口オリフィス20を備えた収束部分18で終わる。
長方形の入口オリフィスは、流量計の対称平面Ｐに対し
横方向に振動する二次元のジェットを振動チャンバ14に
供給する仕方で、当業者に良く知られた二次元の原理
（Principles of two−dimensionality）に従ってい
る。
ら、正方形或いは長方形横断面のジェットに移行させる
ことができる平行六面体の沈静室16を有する。この沈静
室は、入口オリフィス20を備えた収束部分18で終わる。
長方形の入口オリフィスは、流量計の対称平面Ｐに対し
横方向に振動する二次元のジェットを振動チャンバ14に
供給する仕方で、当業者に良く知られた二次元の原理
（Principles of two−dimensionality）に従ってい
る。
障害物22が、振動チャンバに配置されている。キャビ
ティ24が、入口オリフィス20に面して、障害物22の前部
に形成されている。振動チャンバに入った流体ジェット
は、振動中に、キャビティ24の壁をスイープする。
ティ24が、入口オリフィス20に面して、障害物22の前部
に形成されている。振動チャンバに入った流体ジェット
は、振動中に、キャビティ24の壁をスイープする。
流体流は、障害物22の壁と振動チャンバ14の壁との間
に形成されたチャネル26、28の中を流れる。この流れ
は、チャネルによって、ドレーンダクト32に連結された
出口オリフィス30に差し向けられる。
に形成されたチャネル26、28の中を流れる。この流れ
は、チャネルによって、ドレーンダクト32に連結された
出口オリフィス30に差し向けられる。
流量の測定は、振動中にキャビティの底をスイープす
るジェットを検出することにより行われる。ジェットの
振動の振動数は、流量に比例する。
るジェットを検出することにより行われる。ジェットの
振動の振動数は、流量に比例する。
本発明に従って流量を測定するために、図２に示す装
置は３つの圧力タップP1、P2、P3を有する。障害物22の
斜視図である図３でわかるように、これらの圧力タップ
は障害物22を通るチャネルによって形成され、圧力タッ
プは、一端がキャビティの３箇所（P1、P2、P3）で、
又、その他端が、例えば、障害物の上部に配置された３
箇所で開口している。
置は３つの圧力タップP1、P2、P3を有する。障害物22の
斜視図である図３でわかるように、これらの圧力タップ
は障害物22を通るチャネルによって形成され、圧力タッ
プは、一端がキャビティの３箇所（P1、P2、P3）で、
又、その他端が、例えば、障害物の上部に配置された３
箇所で開口している。
圧力タップP1、P2は、例えば障害物の高さの中間で、
対称平面Ｐのそれぞれの対向側に対称的に配置されてい
る。圧力タップP1、P2を、キャビティ内でのジェットの
振動中のジェットの最大ふれ箇所の部分に配置するのが
有利である。
対称平面Ｐのそれぞれの対向側に対称的に配置されてい
る。圧力タップP1、P2を、キャビティ内でのジェットの
振動中のジェットの最大ふれ箇所の部分に配置するのが
有利である。
これらの最大ふれ箇所は、流体の流量によって僅かに
変化することが知られている。この圧力タップの位置
は、一定の流量に対する最大ふれ箇所にちょうど対応す
るに過ぎない。図１を参照すると、ふれ箇所の位置と圧
力タップの位置との差は、ジェットが振動中に対称平面
から遠ざかりながらジェットが圧力タップを超えて通る
場合には、ジェットが圧力タップの上を通過するときに
検出される２つの圧力ピーク間にトラフを生じさせる。
ジェットが対称平面から遠ざかるとき、振動の振幅が圧
力タップの位置を超えて通るのに十分でない場合には、
この結果は現れない。かくして、圧力タップP1、P2は、
測定範囲内で、ジェットが圧力タップ上を次々に通るの
に対応する２つのピークの間で信号に形成することがで
きるトラフが、測定値を乱すのに十分広くもなければ、
深くもないような仕方で位置決めされる。
変化することが知られている。この圧力タップの位置
は、一定の流量に対する最大ふれ箇所にちょうど対応す
るに過ぎない。図１を参照すると、ふれ箇所の位置と圧
力タップの位置との差は、ジェットが振動中に対称平面
から遠ざかりながらジェットが圧力タップを超えて通る
場合には、ジェットが圧力タップの上を通過するときに
検出される２つの圧力ピーク間にトラフを生じさせる。
ジェットが対称平面から遠ざかるとき、振動の振幅が圧
力タップの位置を超えて通るのに十分でない場合には、
この結果は現れない。かくして、圧力タップP1、P2は、
測定範囲内で、ジェットが圧力タップ上を次々に通るの
に対応する２つのピークの間で信号に形成することがで
きるトラフが、測定値を乱すのに十分広くもなければ、
深くもないような仕方で位置決めされる。
図２に戻ると、圧力タップP1、P2がＴ字の形態の連結
部材36によって互いに連結されていることがわかる。
部材36によって互いに連結されていることがわかる。
圧力タップP3は、例えば障害物の高さの中間で、対称
平面Ｐとキャビティ24の底との交差軸線上に配置されて
いる。
平面Ｐとキャビティ24の底との交差軸線上に配置されて
いる。
連結部材36の出口ダクトと圧力タップP3に連結された
チャネル38は、例えばシリコンの、熱作用式の圧力セン
サ40、又は、他の形式の流量或いは圧力センサに連結さ
れている。例えば、バリダイン・エンジニアリング社
（Validyne Engineering Corporation）が販売するバリ
ダインDP103（Validyne DP103）という圧力センサを使
うのがよい。
チャネル38は、例えばシリコンの、熱作用式の圧力セン
サ40、又は、他の形式の流量或いは圧力センサに連結さ
れている。例えば、バリダイン・エンジニアリング社
（Validyne Engineering Corporation）が販売するバリ
ダインDP103（Validyne DP103）という圧力センサを使
うのがよい。
変更した実施例では、各圧力タップを独立の圧力セン
サに連結し、これらのセンサによって出力される信号の
適切な処理によって所望の結果を得ることができる。
サに連結し、これらのセンサによって出力される信号の
適切な処理によって所望の結果を得ることができる。
圧力センサ40は、基準値として読取られる点P3の圧力
とＴ型連結部材36の出口で直接得られる点P1、P2間の差
圧との間の差圧の変化に対応した出力信号Ｓを出す。図
４は、かくして概略的に時間ｔの関数として得られた信
号Ｓを示す。図面の簡略化のために、パルスのピークに
形成され、そして、ジェットがその振動中に対称的な圧
力タップの位置を通り越す場合に対応するトラフは示さ
ない。
とＴ型連結部材36の出口で直接得られる点P1、P2間の差
圧との間の差圧の変化に対応した出力信号Ｓを出す。図
４は、かくして概略的に時間ｔの関数として得られた信
号Ｓを示す。図面の簡略化のために、パルスのピークに
形成され、そして、ジェットがその振動中に対称的な圧
力タップの位置を通り越す場合に対応するトラフは示さ
ない。
P3の部分での圧力変化が、P1或いはP2の部分で生じる
圧力変化より大きいとしたら、これらの圧力変化の作用
を少なくとも部分的に補償するために、損失水頭を圧力
タップP3の部分に導入してもよい。図３に示す例では、
この損失水頭は、チャネル38に配置された多孔性プラグ
39によって与えられる。この損失水頭の導入は、測定さ
れた振動数を失う危険をもたらすような信号Ｓの非対称
を回避することを可能にする。
圧力変化より大きいとしたら、これらの圧力変化の作用
を少なくとも部分的に補償するために、損失水頭を圧力
タップP3の部分に導入してもよい。図３に示す例では、
この損失水頭は、チャネル38に配置された多孔性プラグ
39によって与えられる。この損失水頭の導入は、測定さ
れた振動数を失う危険をもたらすような信号Ｓの非対称
を回避することを可能にする。
受圧器40の出力は、信号Ｓを、予め選択されたいき値
を超えたときに現れる（信号Ｃを形成する）連続の方形
波に変換するための電子装置42の入力部に接続される。
を超えたときに現れる（信号Ｃを形成する）連続の方形
波に変換するための電子装置42の入力部に接続される。
かくして、形成された方形波は、先行技術で測定した
方形波の２倍の振動数で現れる。この方法では、各方形
波は、先行技術の方形波に対応する容積のより（２倍だ
け）小さい、流量計を通過する流体の容積に対応する。
方形波の計数は、計測時間中に流量計を通過した流体の
容積に対応し、かくして、流量に比例する信号Ｄを出
す。
方形波の２倍の振動数で現れる。この方法では、各方形
波は、先行技術の方形波に対応する容積のより（２倍だ
け）小さい、流量計を通過する流体の容積に対応する。
方形波の計数は、計測時間中に流量計を通過した流体の
容積に対応し、かくして、流量に比例する信号Ｄを出
す。
方形波毎に計測される単位容積は先行技術の場合より
小さいので、測定の精度は、これに応じて増大する。
小さいので、測定の精度は、これに応じて増大する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01F 1/20
Claims (3)
- 【請求項１】振動チャンバ14と、 前記チャンバに配置され、前部にキャビティ（24）を備
えた障害物（22）とを有し、前記キャビティ（24）は、
ジェットの振動中に、ジェットが該キャビティ（24）の
壁をスイープするように流体ジェットの通路に配置さ
れ、 差圧に対応する信号Ｓを出す手段（40）と、 差圧測定値から流量を決定する手段（42、44）とを有す
る、ジェットが長手方向対称平面（Ｐ）の両側で横方向
に振動する二次元流体ジェット式の流体振動子流量計に
おいて、 前記差圧が、対称平面（Ｐ）と前記キャビティ（24）の
交差軸線上に配置された点（P3）で測定された圧力と、
対称平面（Ｐ）両側に対称的に配置した２点（P1、P2）
で圧力を測定することから生じる差圧との間の差から生
ずる、ことを特徴とする流量計。 - 【請求項２】対称平面（Ｐ）両側に対称的に配置された
前記２点（P1、P2）が、実質的にキャビティ内の流体ジ
ェットの最大ふれ箇所の場所に配置されていること、を
特徴とする請求の範囲１の流量計。 - 【請求項３】損失水頭（39）を、対称平面（Ｐ）とキャ
ビティ（24）の底の交差軸線上に配置された圧力タップ
の部分に導入したこと、を特徴とする請求の範囲１の流
量計。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR92/05303 | 1992-04-29 | ||
| FR929205303A FR2690739B1 (fr) | 1992-04-29 | 1992-04-29 | Debitmetre a oscillateur fluidique. |
| PCT/FR1993/000409 WO1993022627A1 (fr) | 1992-04-29 | 1993-04-27 | Debitmetre a oscillateur fluidique |
| US08/174,105 US5396809A (en) | 1992-04-29 | 1993-12-28 | Flow meter having a fluidic oscillator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06507982A JPH06507982A (ja) | 1994-09-08 |
| JP3068649B2 true JP3068649B2 (ja) | 2000-07-24 |
Family
ID=26229429
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5518994A Expired - Lifetime JP3068649B2 (ja) | 1992-04-29 | 1993-04-27 | 流体振動子を備えた流量計 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5396809A (ja) |
| EP (1) | EP0592658B1 (ja) |
| JP (1) | JP3068649B2 (ja) |
| CA (1) | CA2110906A1 (ja) |
| CZ (1) | CZ285412B6 (ja) |
| FR (1) | FR2690739B1 (ja) |
| HU (1) | HU217737B (ja) |
| WO (1) | WO1993022627A1 (ja) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2746147B1 (fr) * | 1996-03-15 | 1998-05-22 | Oscillateur fluidique comportant un obstacle a profil ameliore | |
| US5959216A (en) * | 1997-07-30 | 1999-09-28 | Schlumberger Industries, S.A. | Method of conditioning a fluid flow, and a fluid flow conditioner |
| FR2769957B1 (fr) | 1997-10-17 | 2001-11-30 | Schlumberger Ind Sa | Oscillateur fluidique a fente prolongee |
| US7094208B2 (en) | 2002-04-03 | 2006-08-22 | Illinois Institute Of Technology | Spirometer |
| US20060100537A1 (en) * | 2002-04-03 | 2006-05-11 | Williams David R | Spirometer |
| US7404416B2 (en) * | 2004-03-25 | 2008-07-29 | Halliburton Energy Services, Inc. | Apparatus and method for creating pulsating fluid flow, and method of manufacture for the apparatus |
| US6976507B1 (en) | 2005-02-08 | 2005-12-20 | Halliburton Energy Services, Inc. | Apparatus for creating pulsating fluid flow |
| RU2483282C1 (ru) * | 2011-12-23 | 2013-05-27 | Учреждение Российской академии наук Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН | Способ измерения расхода газа |
| AU2013266376B2 (en) | 2012-05-22 | 2017-06-15 | Sparo Labs | Spirometer system and methods of data analysis |
| USD820447S1 (en) | 2015-03-23 | 2018-06-12 | Sparo, Inc. | Spirometer device |
| FR3055700A1 (fr) | 2016-09-02 | 2018-03-09 | L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Debitmetre a oscillation fluidique a orifices de mesure symetriques pour dispositif d'observance d'un traitement d'oxygenotherapie |
| FR3063433B1 (fr) * | 2017-03-03 | 2019-03-15 | L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Appareil de traitement medical a debitmetre a oscillation fluidique et module de communication longue distance |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1554408A (en) * | 1975-10-04 | 1979-10-17 | Lucas Industries Ltd | Apparatus for measuring mass flow of fluids |
| US4244230A (en) * | 1978-10-12 | 1981-01-13 | Peter Bauer | Fluidic oscillator flowmeter |
| DE3867720D1 (de) * | 1987-06-16 | 1992-02-27 | Osaka Gas Co Ltd | Fluessiger durchflussmengenmesser. |
| GB2246630B (en) * | 1990-06-14 | 1994-11-09 | Tokyo Gas Co Ltd | Fluid flowmeter |
-
1992
- 1992-04-29 FR FR929205303A patent/FR2690739B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
1993
- 1993-04-27 CA CA002110906A patent/CA2110906A1/fr not_active Abandoned
- 1993-04-27 EP EP93911828A patent/EP0592658B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 1993-04-27 HU HU9303573A patent/HU217737B/hu not_active IP Right Cessation
- 1993-04-27 WO PCT/FR1993/000409 patent/WO1993022627A1/fr active IP Right Grant
- 1993-04-27 JP JP5518994A patent/JP3068649B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1993-04-27 CZ CZ932905A patent/CZ285412B6/cs not_active IP Right Cessation
- 1993-12-28 US US08/174,105 patent/US5396809A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06507982A (ja) | 1994-09-08 |
| HU9303573D0 (en) | 1994-04-28 |
| HU217737B (hu) | 2000-04-28 |
| CZ285412B6 (cs) | 1999-08-11 |
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