JP3127007B2 - フルイディック流量計 - Google Patents
フルイディック流量計Info
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- JP3127007B2 JP3127007B2 JP03209110A JP20911091A JP3127007B2 JP 3127007 B2 JP3127007 B2 JP 3127007B2 JP 03209110 A JP03209110 A JP 03209110A JP 20911091 A JP20911091 A JP 20911091A JP 3127007 B2 JP3127007 B2 JP 3127007B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、気体や液体の流量の計
測に用いられるフルイディック流量計に関する。
測に用いられるフルイディック流量計に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の膜式ガスメータに代るものとして
開発されている、フルイディック発振を利用したフルイ
ディック流量計は、小型で可動部がないので、耐久性に
優れていることから、各方面でその研究・改良が進めら
れている。さらに、従来からのガス流量計は、取付けに
関して立上り面積を要することや都市美観の上からも小
型にして取付けに際して方向性を問わないものが望まれ
る。このような観点から、フルイディック流量計におい
てその特徴を活かした小型で性能のよいものが望まれて
いる。
開発されている、フルイディック発振を利用したフルイ
ディック流量計は、小型で可動部がないので、耐久性に
優れていることから、各方面でその研究・改良が進めら
れている。さらに、従来からのガス流量計は、取付けに
関して立上り面積を要することや都市美観の上からも小
型にして取付けに際して方向性を問わないものが望まれ
る。このような観点から、フルイディック流量計におい
てその特徴を活かした小型で性能のよいものが望まれて
いる。
【０００３】フルイディック流量計は、一般の教科書に
も説明されているように、流れが自己を制御するように
働くことで振動を起こすことに着目し、その振動数が流
量に比例することを利用したものである。このようなフ
ルイディック流量計は、例えば特開昭６２−１０８１１
５号公報、特開昭６２−２７６４１１号公報、特開昭６
２−２８８５２０号公報、特開昭６３−１３９２１４号
公報、特開昭６３−３１３０１８号公報、特開平１−１
２４７１１号公報などにも示されているが、その基本的
構成及び作用を図８を参照して説明する。
も説明されているように、流れが自己を制御するように
働くことで振動を起こすことに着目し、その振動数が流
量に比例することを利用したものである。このようなフ
ルイディック流量計は、例えば特開昭６２−１０８１１
５号公報、特開昭６２−２７６４１１号公報、特開昭６
２−２８８５２０号公報、特開昭６３−１３９２１４号
公報、特開昭６３−３１３０１８号公報、特開平１−１
２４７１１号公報などにも示されているが、その基本的
構成及び作用を図８を参照して説明する。
【０００４】流入管１から排出管２を結ぶ流路上に、セ
ットリングスペース３、流路縮小部４、ジェットノズル
５、流路拡大部６を順に設け、かつ、流路拡大部６中に
誘振子７とサイドブロック８とエンドブロック９とを備
えて構成されている。ここに、このようなフルイディッ
ク流量計は、ジェットノズル５と誘振子７とを結ぶ直線
に対して線対称な形状とされている。エンドブロック９
にはサイドブロック８を覆うような状態で流路上流側に
向かって延ばした壁９ａ，９ｂを両側に有する。また、
このエンドブロック９の背後は、排出スペース１０とさ
れている。
ットリングスペース３、流路縮小部４、ジェットノズル
５、流路拡大部６を順に設け、かつ、流路拡大部６中に
誘振子７とサイドブロック８とエンドブロック９とを備
えて構成されている。ここに、このようなフルイディッ
ク流量計は、ジェットノズル５と誘振子７とを結ぶ直線
に対して線対称な形状とされている。エンドブロック９
にはサイドブロック８を覆うような状態で流路上流側に
向かって延ばした壁９ａ，９ｂを両側に有する。また、
このエンドブロック９の背後は、排出スペース１０とさ
れている。
【０００５】まず、流路上流側からの管状の流れはセッ
トリングスペース３で２次元的な流れに整流され、流路
縮小部４によりさらに整流されて円滑にジェットノズル
５に向かう。そして、ジェットノズル５で整流されたジ
ェット流は、誘振子７に当たることにより左右に分れる
が、エンドブロック９に至るまでの流路拡大部６の空間
において、ある流量を越えると誘振子７の背後にできる
渦の不安定性によって、左又は右に偏った流れを形成す
る。そのため、エンドブロック９にぶつかった流れは、
エンドブロック９前面に沿い、さらにサイドブロック８
周りに沿ってジェットノズル５の出口に達し、ジェット
流に直角的にぶつかる。このため、その脇から帰還した
流れによってジェット流の方向を最初の偏流とは反対方
向に偏らせる。これにより、反対側では再び同様のこと
が起こり、結果としてジェットノズル５を出る流れは規
則的に交互に流れの方向を変化させる。この規則的に方
向を変化させる振動の周波数は、流量の増加に対して直
線的に増加する。
トリングスペース３で２次元的な流れに整流され、流路
縮小部４によりさらに整流されて円滑にジェットノズル
５に向かう。そして、ジェットノズル５で整流されたジ
ェット流は、誘振子７に当たることにより左右に分れる
が、エンドブロック９に至るまでの流路拡大部６の空間
において、ある流量を越えると誘振子７の背後にできる
渦の不安定性によって、左又は右に偏った流れを形成す
る。そのため、エンドブロック９にぶつかった流れは、
エンドブロック９前面に沿い、さらにサイドブロック８
周りに沿ってジェットノズル５の出口に達し、ジェット
流に直角的にぶつかる。このため、その脇から帰還した
流れによってジェット流の方向を最初の偏流とは反対方
向に偏らせる。これにより、反対側では再び同様のこと
が起こり、結果としてジェットノズル５を出る流れは規
則的に交互に流れの方向を変化させる。この規則的に方
向を変化させる振動の周波数は、流量の増加に対して直
線的に増加する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このようなフ
ルイディック流量計の場合、振動数が流量にほぼ比例す
るものの、その直線的に変化する範囲は、リットル／時
間当たり、１５０〜３０００であり、例えば家庭用ガス
メータとして使用し得る範囲とはなっていないものであ
る。また、圧力損失の減少が不十分である。さらに、上
述した各公報等に記載されたものは、全て流入管１と排
出管２とが中心線に対して線対称形状に配設されてお
り、占有スペース的に小型化の改良余地があり、かつ、
流入側、排出側の設置上の制約も受けるものとなる。
ルイディック流量計の場合、振動数が流量にほぼ比例す
るものの、その直線的に変化する範囲は、リットル／時
間当たり、１５０〜３０００であり、例えば家庭用ガス
メータとして使用し得る範囲とはなっていないものであ
る。また、圧力損失の減少が不十分である。さらに、上
述した各公報等に記載されたものは、全て流入管１と排
出管２とが中心線に対して線対称形状に配設されてお
り、占有スペース的に小型化の改良余地があり、かつ、
流入側、排出側の設置上の制約も受けるものとなる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、流入管から流入する流れを２次元的な流れに整流す
るセットリングスペースと、整流用の流路縮小部と、ジ
ェットノズルと、流路拡大部とを同一線上に順に設け、
前記流路拡大部中のジェットノズル対向位置に偏流を起
こさせる誘振子を設け、この流路拡大部中の前記誘振子
の背後で排出管に至るまでの位置に流路上流側に向かっ
て延びる壁を両側に有する帰還用のエンドブロックを設
け、前記セットリングスペースと前記排出管に至る前記
エンドブロック背後の排出スペースと前記エンドブロッ
クとを前記ジェットノズルと前記誘振子とを結ぶ直線に
対して非対称形状に形成した。
は、流入管から流入する流れを２次元的な流れに整流す
るセットリングスペースと、整流用の流路縮小部と、ジ
ェットノズルと、流路拡大部とを同一線上に順に設け、
前記流路拡大部中のジェットノズル対向位置に偏流を起
こさせる誘振子を設け、この流路拡大部中の前記誘振子
の背後で排出管に至るまでの位置に流路上流側に向かっ
て延びる壁を両側に有する帰還用のエンドブロックを設
け、前記セットリングスペースと前記排出管に至る前記
エンドブロック背後の排出スペースと前記エンドブロッ
クとを前記ジェットノズルと前記誘振子とを結ぶ直線に
対して非対称形状に形成した。
【０００８】この際、請求項２記載の発明では、流路拡
大部をジェットノズルと誘振子とを結ぶ直線により分割
領域の比率が１：１より大きく１：５以下となるように
分割して非対称な排出スペースを形成した。
大部をジェットノズルと誘振子とを結ぶ直線により分割
領域の比率が１：１より大きく１：５以下となるように
分割して非対称な排出スペースを形成した。
【０００９】また、請求項３記載の発明では、流入管と
排出管の少なくとも一方をジェットノズルと誘振子とを
結ぶ直線上以外の位置に配置させた。
排出管の少なくとも一方をジェットノズルと誘振子とを
結ぶ直線上以外の位置に配置させた。
【００１０】一方、請求項４記載の発明では、ジェット
ノズルからの噴流に起因する流れの振動を流速又は圧力
の変化により検出するセンサを、ジェットノズルから誘
振子に至るまでの流路拡大部中であって、ジェットノズ
ルに連続する流路拡大部の内壁上にジェットノズルの中
心と誘振子の中心とを結ぶ直線から両側にジェットノズ
ル幅の２倍の位置にとった点とエンドブロックの壁先端
の点とを各々結んだ直線により形成される各々の平面
と、誘振子のジェットノズル対向面を通ってジェットノ
ズルと誘振子とを結ぶ直線に垂直な面とにより囲まれた
領域内に配置させた。
ノズルからの噴流に起因する流れの振動を流速又は圧力
の変化により検出するセンサを、ジェットノズルから誘
振子に至るまでの流路拡大部中であって、ジェットノズ
ルに連続する流路拡大部の内壁上にジェットノズルの中
心と誘振子の中心とを結ぶ直線から両側にジェットノズ
ル幅の２倍の位置にとった点とエンドブロックの壁先端
の点とを各々結んだ直線により形成される各々の平面
と、誘振子のジェットノズル対向面を通ってジェットノ
ズルと誘振子とを結ぶ直線に垂直な面とにより囲まれた
領域内に配置させた。
【００１１】
【００１２】
【作用】請求項１又は２記載の発明によれば、誘振子か
ら排出管に至るまでの流路拡大部中に流れを帰還させる
ためのエンドブロックを設け、サイドブロックを持たず
に流路拡大部の内壁を帰還流路として利用するようにし
たので、振動流量領域を広げることが可能となる。この
際、エンドブロックは中心線に対して非対称形状とされ
ているので、帰還による振動の流路の片側を小さくで
き、よって、確実に振動が促されるために流量範囲を小
流量から大流量まで広げられる。また、流れが２次元的
な空間に対して振動し、かつ、流量に関して線形的に変
化すればよいので、セットリングスペースやエンドブロ
ック背後の排出スペースは中心線に対して対称である必
要はなく、非対称形状に形成して片方を小さめとするこ
とにより、省スペース化を図れるものとなる。また、サ
イドブロックを持たないため、内部構造がより単純なも
のとなり、圧力損失を減少させることができる。よっ
て、家庭用ガスメータ等としての使用が可能となる。
ら排出管に至るまでの流路拡大部中に流れを帰還させる
ためのエンドブロックを設け、サイドブロックを持たず
に流路拡大部の内壁を帰還流路として利用するようにし
たので、振動流量領域を広げることが可能となる。この
際、エンドブロックは中心線に対して非対称形状とされ
ているので、帰還による振動の流路の片側を小さくで
き、よって、確実に振動が促されるために流量範囲を小
流量から大流量まで広げられる。また、流れが２次元的
な空間に対して振動し、かつ、流量に関して線形的に変
化すればよいので、セットリングスペースやエンドブロ
ック背後の排出スペースは中心線に対して対称である必
要はなく、非対称形状に形成して片方を小さめとするこ
とにより、省スペース化を図れるものとなる。また、サ
イドブロックを持たないため、内部構造がより単純なも
のとなり、圧力損失を減少させることができる。よっ
て、家庭用ガスメータ等としての使用が可能となる。
【００１３】この際、請求項３記載の発明によれば、流
入管と排出管の少なくとも一方をジェットノズルと誘振
子とを結ぶ直線上以外の位置に配置させたので、取付け
の方向や場所を問わずに省スペース化を図れるものとな
る。
入管と排出管の少なくとも一方をジェットノズルと誘振
子とを結ぶ直線上以外の位置に配置させたので、取付け
の方向や場所を問わずに省スペース化を図れるものとな
る。
【００１４】また、請求項４記載の発明によれば、流量
センサをジェットノズル・誘振子間の所定の領域内に設
置したので、振動による信号を高Ｓ／Ｎ比で検出するこ
とが可能となる。
センサをジェットノズル・誘振子間の所定の領域内に設
置したので、振動による信号を高Ｓ／Ｎ比で検出するこ
とが可能となる。
【００１５】
【００１６】
【実施例】本発明の第一の実施例を図１及び図２に基づ
いて説明する。図８で示した部分と同一部分は同一符号
を用いて示す。まず、図８に示したような一般的なフル
イディック流量計において、振動の起こる原理につい
て、ジェットノズル５、誘振子７、エンドブロック９な
どの基本となる構成要素を実験的に調べた結果、整流用
の流路縮小部４、ジェットノズル５及びその流れの標的
となる誘振子７が大きな役割をし、さらに、エンドブロ
ック９が帰還路の役を担っていることが判明した。
いて説明する。図８で示した部分と同一部分は同一符号
を用いて示す。まず、図８に示したような一般的なフル
イディック流量計において、振動の起こる原理につい
て、ジェットノズル５、誘振子７、エンドブロック９な
どの基本となる構成要素を実験的に調べた結果、整流用
の流路縮小部４、ジェットノズル５及びその流れの標的
となる誘振子７が大きな役割をし、さらに、エンドブロ
ック９が帰還路の役を担っていることが判明した。
【００１７】そこで、基本的には、フルイディック流量
計としての特性を活かすため、図８に示した一般的なフ
ルイディック流量計の構造に準ずるものであるが、本実
施例にあっては、確実な振動を行なわせるための構造と
してはサイドブロック８を持たない構造とし、流路拡大
部６の内壁６ａを帰還流路として利用するものとされて
いる。さらに、全体を小さくすることを目的として考察
したところ、流路拡大部６の空間は、ジェットノズル５
の中心と誘振子７の中心とを結ぶ直線Ｘに対して対称配
置形状とする必要がないことが判明した。これは、流入
部についても同様であり、直線Ｘ上に流入管１を接続す
るのが一般的であるが、管状のものを２次元的な流れに
するための僅かなセットリングスペース３があればよ
く、直線Ｘに対して対称配置とする必要はなく、図１中
に仮想線で示すように、流入管１′から流入管１″まで
で示す位置の任意位置に配設すればよい。また、排出側
についても同様であり、排出管２も実線で示す対称位置
に限らず、例えば排出管２′で示すような非対称位置に
配設させてよい。
計としての特性を活かすため、図８に示した一般的なフ
ルイディック流量計の構造に準ずるものであるが、本実
施例にあっては、確実な振動を行なわせるための構造と
してはサイドブロック８を持たない構造とし、流路拡大
部６の内壁６ａを帰還流路として利用するものとされて
いる。さらに、全体を小さくすることを目的として考察
したところ、流路拡大部６の空間は、ジェットノズル５
の中心と誘振子７の中心とを結ぶ直線Ｘに対して対称配
置形状とする必要がないことが判明した。これは、流入
部についても同様であり、直線Ｘ上に流入管１を接続す
るのが一般的であるが、管状のものを２次元的な流れに
するための僅かなセットリングスペース３があればよ
く、直線Ｘに対して対称配置とする必要はなく、図１中
に仮想線で示すように、流入管１′から流入管１″まで
で示す位置の任意位置に配設すればよい。また、排出側
についても同様であり、排出管２も実線で示す対称位置
に限らず、例えば排出管２′で示すような非対称位置に
配設させてよい。
【００１８】本実施例はこのような事実に基づき、図１
に示すように、セットリングスペース３、エンドブロッ
ク９、排出スペース１０を直線Ｘに対して非対称配置形
状としたものである。図８との対比では、ジェットノズ
ル５から見て右側（直線Ｘより下部側）を詰めた形状と
して非対称にしたものであり、図示例では従来と同じ特
性を得るため約２／３のスペースに抑えられており、接
続管部の占める空間を考慮すると約１／２の大きさで済
むものとされている。また、エンドブロック９にあって
は、非対称形状に対応させて、壁９ａ先端は大きく上流
側に延設されているのに対し、壁９ｂ側は小さく延設さ
れたものとされている。
に示すように、セットリングスペース３、エンドブロッ
ク９、排出スペース１０を直線Ｘに対して非対称配置形
状としたものである。図８との対比では、ジェットノズ
ル５から見て右側（直線Ｘより下部側）を詰めた形状と
して非対称にしたものであり、図示例では従来と同じ特
性を得るため約２／３のスペースに抑えられており、接
続管部の占める空間を考慮すると約１／２の大きさで済
むものとされている。また、エンドブロック９にあって
は、非対称形状に対応させて、壁９ａ先端は大きく上流
側に延設されているのに対し、壁９ｂ側は小さく延設さ
れたものとされている。
【００１９】なお、図示例では、直線Ｘを分割線として
領域拡大部６を２つの領域に分割した場合の分割領域の
比率は、２：１とされており、このような比率に限らな
いものの、１：１より大きな比率であって、５：１以下
の比率の範囲であることが望ましい。また、図示例では
ジェットノズル５から見て左側（図中、直線Ｘより上
側）が大きくなるように非対称としたが、動作に関して
は、左右の何れを大きくしても同じである。
領域拡大部６を２つの領域に分割した場合の分割領域の
比率は、２：１とされており、このような比率に限らな
いものの、１：１より大きな比率であって、５：１以下
の比率の範囲であることが望ましい。また、図示例では
ジェットノズル５から見て左側（図中、直線Ｘより上
側）が大きくなるように非対称としたが、動作に関して
は、左右の何れを大きくしても同じである。
【００２０】図２はこのような構造のフルイディック流
量計による発振現象の測定として、流量と振動数との関
係の測定結果を示すものである。即ち、帰還による振動
の流路の片側を小さくすることにより、小流量であって
も確実に振動が促されるため、流量範囲が小流量から大
流量まで広がったことが判る。このようにして、振動流
量測定領域を広げることが可能で、かつ、振動周波数が
流量増加に対して直線的に変化することが明らかであ
る。
量計による発振現象の測定として、流量と振動数との関
係の測定結果を示すものである。即ち、帰還による振動
の流路の片側を小さくすることにより、小流量であって
も確実に振動が促されるため、流量範囲が小流量から大
流量まで広がったことが判る。このようにして、振動流
量測定領域を広げることが可能で、かつ、振動周波数が
流量増加に対して直線的に変化することが明らかであ
る。
【００２１】また、本実施例によれば、従来方式のサイ
ドブロック８がないため、高流量域までジェット流が乱
流に遷移することが遅れることになり、ジェット流の動
きを直接検知し得るものとなり能率的なものとなる。ま
た、確実に振動を行なわせるには、サイドブロック８を
持たず、流路拡大部６の内壁６ａを帰還流路として利用
することで十分である。さらに、サイドブロック８を要
しないことにより、内部構造がより簡単となり、圧力損
失が減少する。
ドブロック８がないため、高流量域までジェット流が乱
流に遷移することが遅れることになり、ジェット流の動
きを直接検知し得るものとなり能率的なものとなる。ま
た、確実に振動を行なわせるには、サイドブロック８を
持たず、流路拡大部６の内壁６ａを帰還流路として利用
することで十分である。さらに、サイドブロック８を要
しないことにより、内部構造がより簡単となり、圧力損
失が減少する。
【００２２】つづいて、本発明の第二の実施例を図３な
いし図６により説明する。本実施例は、前記実施例のよ
うなフルイディック流量計構造において、そのジェット
ノズル５からの噴流に起因する流れの振動を流速又は圧
力の変化により検出するセンサ、例えば熱線流速計１１
ａ，１１ｂの配置、即ち計測領域を工夫したものであ
る。
いし図６により説明する。本実施例は、前記実施例のよ
うなフルイディック流量計構造において、そのジェット
ノズル５からの噴流に起因する流れの振動を流速又は圧
力の変化により検出するセンサ、例えば熱線流速計１１
ａ，１１ｂの配置、即ち計測領域を工夫したものであ
る。
【００２３】まず、熱線流速計１１ｂを流路拡大部６中
の直線Ｘによる分割の狭いほうの測定点Ｍ１に配置して
計測した場合の振動波形を図４中に実線で示し、熱線流
速計１１ａを流路拡大部６中の直線Ｘによる分割の広い
ほうの測定点Ｍ２に配置して計測した場合の振動波形を
図４中に破線で示す。このような熱線流速計１１ａ，１
１ｂの出力に基づき、流量の変化に対する振動数を計測
した例を図５に示す。ちなみに、熱線流速計１１ｂ，１
１ａを誘振子７の背後の測定点Ｍ３，Ｍ４に配置させて
振動波形を測定した場合、図６に示すような出力波形が
得られる。この図６と図４との対比によれば、熱線流速
計１１ｂ，１１ａについて測定点Ｍ１，Ｍ２のような配
置とすれば、流体振動による熱線流速計１１ｂ，１１ａ
からの信号波形が高Ｓ／Ｎ比で採取できることが判る。
この結果、計測流量範囲が、６５リットル／時間から３
５００リットル／時間と広がったものである。
の直線Ｘによる分割の狭いほうの測定点Ｍ１に配置して
計測した場合の振動波形を図４中に実線で示し、熱線流
速計１１ａを流路拡大部６中の直線Ｘによる分割の広い
ほうの測定点Ｍ２に配置して計測した場合の振動波形を
図４中に破線で示す。このような熱線流速計１１ａ，１
１ｂの出力に基づき、流量の変化に対する振動数を計測
した例を図５に示す。ちなみに、熱線流速計１１ｂ，１
１ａを誘振子７の背後の測定点Ｍ３，Ｍ４に配置させて
振動波形を測定した場合、図６に示すような出力波形が
得られる。この図６と図４との対比によれば、熱線流速
計１１ｂ，１１ａについて測定点Ｍ１，Ｍ２のような配
置とすれば、流体振動による熱線流速計１１ｂ，１１ａ
からの信号波形が高Ｓ／Ｎ比で採取できることが判る。
この結果、計測流量範囲が、６５リットル／時間から３
５００リットル／時間と広がったものである。
【００２４】ここに、熱線流速計１１ｂ，１１ａの配置
としては、点Ｍ１，Ｍ２に限らず、ジェットノズル５か
ら誘振子７に至るまでの流路拡大部６中であって、ジェ
ットノズル５に連続する流路拡大部６の内壁６ａ上に直
線Ｘから両側にジェットノズル幅の２倍の位置にとった
点Ｘ１，Ｘ２とエンドブロック９の壁９ｂ，９ａ先端の
点とを各々結んだ直線Ｋ１，Ｋ２により形成される各々
の平面と、誘振子７のジェットノズル５対向面を通って
直線Ｘに垂直な面Ｎとにより囲まれた領域内であれば、
良好なる計測を行なうことができる。
としては、点Ｍ１，Ｍ２に限らず、ジェットノズル５か
ら誘振子７に至るまでの流路拡大部６中であって、ジェ
ットノズル５に連続する流路拡大部６の内壁６ａ上に直
線Ｘから両側にジェットノズル幅の２倍の位置にとった
点Ｘ１，Ｘ２とエンドブロック９の壁９ｂ，９ａ先端の
点とを各々結んだ直線Ｋ１，Ｋ２により形成される各々
の平面と、誘振子７のジェットノズル５対向面を通って
直線Ｘに垂直な面Ｎとにより囲まれた領域内であれば、
良好なる計測を行なうことができる。
【００２５】さらに、本発明の第三の実施例を図７によ
り説明する。まず、前記実施例のように、測定点Ｍ１，
Ｍ２のような所定領域内に配置された熱線流速計１１
ｂ，１１ａによる流速信号の時間的挙動は図４に示した
ようなものとなり、非対称型フルイディック流量計で
は、明瞭に分離できる振動信号を検出でき、その振動周
波数は図５に示したように概ね流量に比例していること
が判る。よって、この図５に示すような関係から、流量
−周波数の比例関係を読み取ることができるが、この図
でも両者は完全には比例していないことが判る。これ
は、フルイディック流量計の発振機構が流体力学的なも
のであるため、流体挙動の特徴の一つである非線形的な
振舞を示し、正確に流量と振動数とは比例しない。この
ため、計量器として用いるためには、フルイディック発
振周波数と流量との変換を行なう必要がある。この点、
最も単純には図５に示したような実験結果を発振周波数
と流量との変換テーブルとして持ち、熱線流速計１１
ｂ，１１ａの出力について信号処理部で振動数から流量
への変換を行なうようにすればよい。しかし、この変換
テーブル方式によると、多数のデータを格納するメモリ
を持たなくてはならず、かつ、そのデータを多数の実験
により求めなければならず、変換テーブルの作成にも時
間がかかる。
り説明する。まず、前記実施例のように、測定点Ｍ１，
Ｍ２のような所定領域内に配置された熱線流速計１１
ｂ，１１ａによる流速信号の時間的挙動は図４に示した
ようなものとなり、非対称型フルイディック流量計で
は、明瞭に分離できる振動信号を検出でき、その振動周
波数は図５に示したように概ね流量に比例していること
が判る。よって、この図５に示すような関係から、流量
−周波数の比例関係を読み取ることができるが、この図
でも両者は完全には比例していないことが判る。これ
は、フルイディック流量計の発振機構が流体力学的なも
のであるため、流体挙動の特徴の一つである非線形的な
振舞を示し、正確に流量と振動数とは比例しない。この
ため、計量器として用いるためには、フルイディック発
振周波数と流量との変換を行なう必要がある。この点、
最も単純には図５に示したような実験結果を発振周波数
と流量との変換テーブルとして持ち、熱線流速計１１
ｂ，１１ａの出力について信号処理部で振動数から流量
への変換を行なうようにすればよい。しかし、この変換
テーブル方式によると、多数のデータを格納するメモリ
を持たなくてはならず、かつ、そのデータを多数の実験
により求めなければならず、変換テーブルの作成にも時
間がかかる。
【００２６】しかして、本実施例はこのような点に鑑
み、フルイディック流量計の流体力学的特性を研究し、
極力少ないパラメータにより高精度な流量計測を可能と
したものである。まず、本出願人の研究結果によれば、
フルイディック振動と流量との間には、比較的単純な関
係があり、それは高々５つのパラメータで指定できる連
続関数であることが判明した。特に、次数が４次以下の
多項式、 Ｑ＝ａ0＋ａ1ｘ＋ａ2Ｘ2＋ａ3ｘ3＋ａ4ｘ4 が好ましい。ここで、Ｑ，ｘは各々流量と振動数であ
る。また、ａ0〜ａ4はパラメータである。
み、フルイディック流量計の流体力学的特性を研究し、
極力少ないパラメータにより高精度な流量計測を可能と
したものである。まず、本出願人の研究結果によれば、
フルイディック振動と流量との間には、比較的単純な関
係があり、それは高々５つのパラメータで指定できる連
続関数であることが判明した。特に、次数が４次以下の
多項式、 Ｑ＝ａ0＋ａ1ｘ＋ａ2Ｘ2＋ａ3ｘ3＋ａ4ｘ4 が好ましい。ここで、Ｑ，ｘは各々流量と振動数であ
る。また、ａ0〜ａ4はパラメータである。
【００２７】実際、多くのフルイディック流量計の形状
について、上記関係式の有効性を検討したが、全て上式
で高精度な流量を算出できることが判ったものである。
さらに、ＡＩＣ値も３次式前後で最小となり、本関係式
の有効性が確認されたものである。
について、上記関係式の有効性を検討したが、全て上式
で高精度な流量を算出できることが判ったものである。
さらに、ＡＩＣ値も３次式前後で最小となり、本関係式
の有効性が確認されたものである。
【００２８】この関係式は、熱線流速計１１ｂ，１１ａ
に電気的結線１２ｂ，１２ａにより接続された信号処理
部（信号処理手段）１３中のマイクロコンピュータによ
り処理される。算出された流量は表示され、又は、他の
装置への信号として出力される。また、前記変換関数中
のパラメータはフルイディック流量計の校正時に算定さ
れ、信号処理部１３中のＲＯＭに格納される。パラメー
タを校正時に設定できるので、少数の校正点で高精度な
流量計の校正が可能となる。
に電気的結線１２ｂ，１２ａにより接続された信号処理
部（信号処理手段）１３中のマイクロコンピュータによ
り処理される。算出された流量は表示され、又は、他の
装置への信号として出力される。また、前記変換関数中
のパラメータはフルイディック流量計の校正時に算定さ
れ、信号処理部１３中のＲＯＭに格納される。パラメー
タを校正時に設定できるので、少数の校正点で高精度な
流量計の校正が可能となる。
【００２９】なお、本実施例は前述した実施例に準じて
非対称型構造のフルイディック流量計に適用したが、こ
の型のフルイディック流量計に限らず、対称型構造のも
のにも同様に適用し得る。
非対称型構造のフルイディック流量計に適用したが、こ
の型のフルイディック流量計に限らず、対称型構造のも
のにも同様に適用し得る。
【００３０】
【発明の効果】本発明は、上述したように構成したの
で、請求項１又は２記載の発明によれば、誘振子から排
出管に至るまでの流路拡大部中に流れを帰還させるため
のエンドブロックを設け、サイドブロックを持たずに流
路拡大部の内壁を帰還流路として利用するようにしたの
で、振動流量領域を広げることができ、この際、エンド
ブロックが流れの中心線に対して非対称形状とされてい
るので、帰還による振動の流路の片側を小さくでき、よ
って、確実に振動が促されるために流量範囲を小流量か
ら大流量まで広げることができ、また、流れが２次元的
な空間に対して振動し、かつ、流量に関して線形的に変
化すればよいので、セットリングスペースやエンドブロ
ック背後の排出スペースも流れの中心線に対して対称で
ある必要はなく、非対称形状に形成して片方を小さめと
することにより、省スペース化を図れるものとなり、か
つ、サイドブロックを持たないため、内部構造がより単
純なものとなり、圧力損失を減少させることができ、よ
って、家庭用ガスメータ等としての使用が可能となる。
で、請求項１又は２記載の発明によれば、誘振子から排
出管に至るまでの流路拡大部中に流れを帰還させるため
のエンドブロックを設け、サイドブロックを持たずに流
路拡大部の内壁を帰還流路として利用するようにしたの
で、振動流量領域を広げることができ、この際、エンド
ブロックが流れの中心線に対して非対称形状とされてい
るので、帰還による振動の流路の片側を小さくでき、よ
って、確実に振動が促されるために流量範囲を小流量か
ら大流量まで広げることができ、また、流れが２次元的
な空間に対して振動し、かつ、流量に関して線形的に変
化すればよいので、セットリングスペースやエンドブロ
ック背後の排出スペースも流れの中心線に対して対称で
ある必要はなく、非対称形状に形成して片方を小さめと
することにより、省スペース化を図れるものとなり、か
つ、サイドブロックを持たないため、内部構造がより単
純なものとなり、圧力損失を減少させることができ、よ
って、家庭用ガスメータ等としての使用が可能となる。
【００３１】この際、請求項３記載の発明によれば、流
入管と排出管の少なくとも一方をジェットノズルと誘振
子とを結ぶ直線上以外の位置に配置させたので、取付け
の方向や場所を問わずに省スペース化を図れる。
入管と排出管の少なくとも一方をジェットノズルと誘振
子とを結ぶ直線上以外の位置に配置させたので、取付け
の方向や場所を問わずに省スペース化を図れる。
【００３２】また、請求項４記載の発明によれば、流量
センサをジェットノズル・誘振子間の所定の領域内に設
置したので、振動による信号を高Ｓ／Ｎ比で検出するこ
とができる。
センサをジェットノズル・誘振子間の所定の領域内に設
置したので、振動による信号を高Ｓ／Ｎ比で検出するこ
とができる。
【００３３】
【図１】本発明の第一の実施例を示す水平断面図であ
る。
る。
【図２】流量−振動数特性を示す特性図である。
【図３】本発明の第二の実施例を示す水平断面図であ
る。
る。
【図４】所定領域内で測定した場合の流速信号の時間的
挙動を示す特性図である。
挙動を示す特性図である。
【図５】流量−振動数特性を示す特性図である。
【図６】所定領域外で測定した場合の流速信号の時間的
挙動を示す特性図である。
挙動を示す特性図である。
【図７】本発明の第三の実施例を示す水平断面図であ
る。
る。
【図８】一般的なフルイディック流量計構造を示す水平
断面図である。
断面図である。
１ 流入管 ２ 排出管 ３ セットリングスペース ４ 流路縮小部 ５ ジェットノズル ６ 流路拡大部 ７ 誘振子 ９ エンドブロック ９ａ，９ｂ 壁 １０ 排出スペース １１ａ，１１ｂ センサ １３ 信号処理手段 Ｘ 直線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡邉 好夫 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株 式会社リコー内 (72)発明者 門永 雅史 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株 式会社リコー内 (72)発明者 高橋 淳一 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株 式会社リコー内 (72)発明者 近藤 久景 愛知県名古屋市東区泉二丁目28番24号 リコーエレメックス株式会社内 (72)発明者 高宮 敏行 東京都品川区南大井６−16−10 リコー 精器株式会社内 (56)参考文献 特開 平３−44512（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01F 1/20
Claims (4)
- 【請求項１】 流入管から流入する流れを２次元的な流
れに整流するセットリングスペースと、整流用の流路縮
小部と、ジェットノズルと、流路拡大部とを同一線上に
順に設け、前記流路拡大部中のジェットノズル対向位置
に偏流を起こさせる誘振子を設け、この流路拡大部中の
前記誘振子の背後で排出管に至るまでの位置に流路上流
側に向かって延びる壁を両側に有する帰還用のエンドブ
ロックを設け、前記セットリングスペースと前記排出管
に至る前記エンドブロック背後の排出スペースと前記エ
ンドブロックとを前記ジェットノズルと前記誘振子とを
結ぶ直線に対して非対称形状に形成したことを特徴とす
るフルイディック流量計。 - 【請求項２】 流路拡大部をジェットノズルと誘振子と
を結ぶ直線により分割領域の比率が１：１より大きく
１：５以下となるように分割して非対称な排出スペース
を形成したことを特徴とする請求項１記載のフルイディ
ック流量計。 - 【請求項３】 流入管と排出管の少なくとも一方をジェ
ットノズルと誘振子とを結ぶ直線上以外の位置に配置さ
せたことを特徴とする請求項１記載のフルイディック流
量計。 - 【請求項４】 ジェットノズルからの噴流に起因する流
れの振動を流速又は圧力の変化により検出するセンサ
を、ジェットノズルから誘振子に至るまでの流路拡大部
中であって、ジェットノズルに連続する流路拡大部の内
壁上にジェットノズルの中心と誘振子の中心とを結ぶ直
線から両側にジェットノズル幅の２倍の位置にとった点
とエンドブロックの壁先端の点とを各々結んだ直線によ
り形成される各々の平面と、誘振子のジェットノズル対
向面を通ってジェットノズルと誘振子とを結ぶ直線に垂
直な面とにより囲まれた領域内に配置させたことを特徴
とする請求項１記載のフルイディック流量計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03209110A JP3127007B2 (ja) | 1991-08-21 | 1991-08-21 | フルイディック流量計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03209110A JP3127007B2 (ja) | 1991-08-21 | 1991-08-21 | フルイディック流量計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0545189A JPH0545189A (ja) | 1993-02-23 |
| JP3127007B2 true JP3127007B2 (ja) | 2001-01-22 |
Family
ID=16567457
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03209110A Expired - Fee Related JP3127007B2 (ja) | 1991-08-21 | 1991-08-21 | フルイディック流量計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3127007B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05256117A (ja) * | 1992-03-16 | 1993-10-05 | Mitsubishi Motors Corp | 内燃機関の動弁装置 |
| JP2013060693A (ja) * | 2011-08-19 | 2013-04-04 | Asahi Kasei Fibers Corp | 抗スナッグ糸及びそれを用いた布帛 |
-
1991
- 1991-08-21 JP JP03209110A patent/JP3127007B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05256117A (ja) * | 1992-03-16 | 1993-10-05 | Mitsubishi Motors Corp | 内燃機関の動弁装置 |
| JP2013060693A (ja) * | 2011-08-19 | 2013-04-04 | Asahi Kasei Fibers Corp | 抗スナッグ糸及びそれを用いた布帛 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0545189A (ja) | 1993-02-23 |
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