JP3267447B2 - フルイディック流量計 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガスメータ等に利用さ
れるフルイディック流量計に係り、特に流体が流れてい
ないときの流体の圧力変動や工事振動に伴う誤検出を防
止すると共に、圧力変動がある流体が流れているときに
おいても圧力変動を低減して正確に流量を計測する手段
を有するフルイディック流量計に関する。

【０００２】

【従来の技術】フルイディック流量計は、噴流を発生さ
せるノズルの下流側に、一対の側壁によって流路拡大部
を形成すると共に、側壁の外側に設けられたリターンガ
イドによって、ノズルを通過した流体を各側壁の外側に
沿ってノズルの噴出口側へ導く一対のフィードバック流
路を形成し、ノズルを通過した流体が一対のフィードバ
ック流路を交互に流れる現象を利用し、ノズルを通過し
た流体の流れる方向の切り替わり（以下、フルイディッ
ク発振とも言う。）の周波数に基づいて流体の流量を計
量するものである。

【０００３】ここで、図６を参照して、ガスメータとし
て利用されるフルイディック流量計の一例について説明
する。このフルイディック流量計は、気体（ガス）を受
け入れる入口部１１１と気体を排出する出口部１１２と
を有する本体１１０を備えている。本体１１０内には隔
壁１１３が設けられ、この隔壁１１３と入口部１１１と
の間に第１の気体流路１１４が形成され、隔壁１１３と
出口部１１２との間に第２の気体流路１１５が形成され
ている。隔壁１１３には開口部１１６が設けられ、第１
の気体流路１１４内には、開口部１１６を閉塞可能な遮
断弁１１７が設けられている。また、本体１１０の外側
にはソレノイド１１８が固定され、このソレノイド１１
８のプランジャ１１９が、本体１１０の側壁を貫通して
遮断弁１１７に接合されている。また、遮断弁１１７と
本体１１０との間におけるプランジャ１１９の周囲に
は、ばね１２０が設けられ、このばね１２０が遮断弁１
１７を開口部１１６側へ付勢している。

【０００４】第２の気体流路１１５内には、入口部１１
１から受け入れた気体を通過させて噴流を発生させるノ
ズル１２１が設けられている。このノズル１２１の上流
側には気体の流れを整えるための整流部材１２２が設け
られている。ノズル１２１の下流側には、拡大された流
路を形成する一対の側壁１２３、１２４が設けられてい
る。この側壁１２３、１２４の間には、所定の間隔を開
けて、上流側に第１ターゲット１２５、下流側に第２タ
ーゲット１２６がそれぞれ配設されている。また、側壁
１２３、１２４の外側には、ノズル１２１を通過した気
体を各側壁１２３、１２４の外周部に沿ってノズル１２
１の噴出口側へ帰還させる一対のフィードバック流路１
２７、１２８を形成するリターンガイド１２９が配設さ
れている。また、フィードバック流路１２７、１２８の
各出口部分と出口部１１２との間には、リターンガイド
１２９の背面と本体１１０とによって、一対の排出路１
３１、１３２が形成されている。また、ノズル１２１の
噴出口の近傍には、ノズル１２１を通過した気体の流れ
る方向の切り替わりを検出するための差圧センサに通じ
る導圧孔１３３、１３４が設けられている。

【０００５】図７は図６に示すフルイディック流量計の
ノズル１２１の噴出口近傍を示す斜視図である。この図
に示すように、導圧孔１３３、１３４は、ノズル１２１
を通過する気体の進行方向に平行な本体１１０の底部に
設けられている。この導圧孔１３３、１３４は、本体１
１０の底部の外側に設けられた図示しない差圧センサに
接続されている。そして、この差圧センサによって、ノ
ズル１２１を通過した気体の流れる方向の切り替わりを
検出するようになっている。なお、図中、符号１３８は
気体の流れの方向を示している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図６に
示すようなフルイディック流量計をガスメータとして用
いた場合、流体が流れていないときに、差圧センサが、
供給ガスの圧力変動や付近の工事による振動によって生
じた圧力変動等を、フルイディック発振と誤って検出し
てしまうという問題点があった。また、圧力変動のある
流体が流れているときには、圧力変動の影響によってフ
ルイディック発振が乱れ、流量を正確に計測できなくな
る場合があるという問題点があった。

【０００７】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、流体が流れていないときにおける流
体の圧力変動や付近の工事による振動によって生じた圧
力変動等による誤検出を防止できると共に、圧力変動の
ある流体が流れているときにおいても圧力変動を低減
し、正確に流量を計測することができるようにしたフル
イディック流量計を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１記載のフルイデ
ィック流量計は、流体を受け入れる入口部と、縦長の噴
出口を有し、入口部から受け入れた流体を通過させて噴
出口より噴流を発生させるノズルと、このノズルの下流
側に設けられ、拡大された流路を形成する一対の側壁
と、この側壁の外側に設けられ、ノズルを通過した流体
を各側壁の外側に沿ってノズルの噴出口側へ帰還させる
一対のフィードバック流路を形成するリターンガイド
と、フィードバック流路を通過した流体を排出する出口
部と、ノズルの噴出口の近傍において、この噴出口を形
成する一対の壁面に一対以上設けられ、そのうちの少な
くとも一対は噴出口の長手方向における中央付近に設け
られた導圧孔と、この導圧孔に接続され、ノズルを通過
した流体の流れる方向の切り替わりを検出するための差
圧センサ等の圧力センサとを備えたものである。

【０００９】このフルイディック流量計では、ノズルを
通過した流体は一対のフィードバック流路を交互に流れ
る。圧力センサは、導圧孔を介してノズルの噴出口の両
側における圧力の変化を検出して、流体の流れる方向の
切り替わりを検出する。また、導圧孔が、ノズルの噴出
口を形成する一対の壁面に一対以上設けられ、そのうち
の少なくとも一対は噴出口の長手方向における中央付近
に設けられていることから、流体が流れていないときに
おける流体の圧力変動や付近の工事による振動によって
生じた圧力変動等による誤検出が防止されると共に、圧
力変動のある流体が流れているときにおいても圧力変動
が低減され、正確に流量が計測される。

【００１０】請求項２記載のフルイディック流量計は、
請求項１記載のフルイディック流量計において、導圧孔
が複数対設けられているものである。

【００１１】このフルイディック流量計では、導圧孔が
一対の場合に比べ、流体の流れる方向の切り替わりを検
出する感度が向上する。

【００１２】請求項３記載のフルイディック流量計は、
請求項２記載のフルイディック流量計において、導圧孔
のうち同じ壁面に設けられているもの同士が互いに連通
しているものである。

【００１３】このフルイディック流量計では、同じ壁面
に設けられている複数の導圧孔を連通することにより、
ノイズを低減するフィルタ効果により、導圧孔における
圧力変動が低減されるので、流体が流れていないときに
おける流体の圧力変動や付近の工事による振動によって
生じた圧力変動等による誤検出がより防止されると共
に、圧力変動のある流体が流れているときにおいても圧
力変動がより低減される。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て詳細に説明する。

【００１５】図１は本発明の一実施例のフルイディック
流量計の構成を示す断面図である。なお、本実施例は、
ガスメータとして使用するフルイディック流量計の例で
ある。図１に示すように、本実施例のフルイディック流
量計は、気体（ガス）を受け入れる入口部１１と気体を
排出する出口部１２とを有する本体１０を備えている。
本体１０内には隔壁１３が設けられ、この隔壁１３と入
口部１１との間に第１の気体流路１４が形成され、隔壁
１３と出口部１２との間に第２の気体流路１５が形成さ
れている。隔壁１３には開口部１６が設けられ、第１の
気体流路１４内には、開口部１６を閉塞可能な遮断弁１
７が設けられている。また、本体１０の外側にはソレノ
イド１８が固定され、このソレノイド１８のプランジャ
１９が、本体１０の側壁を貫通して遮断弁１７に接合さ
れている。また、遮断弁１７と本体１０との間における
プランジャ１９の周囲には、ばね２０が設けられ、この
ばね２０が遮断弁１７を開口部１６側へ付勢している。

【００１６】第２の気体流路１５内には、入口部１１か
ら受け入れた気体を通過させて噴流を発生させるノズル
２１が設けられている。このノズル２１の上流側には気
体の流れを整えるための整流部材２２が設けられてい
る。ノズル２１の下流側には、拡大された流路を形成す
る一対の側壁２３、２４が設けられている。この側壁２
３、２４の間には、所定の間隔を開けて、上流側に第１
ターゲット２５、下流側に第２ターゲット２６がそれぞ
れ配設されている。また、側壁２３、２４の外側には、
ノズル２１を通過した気体を各側壁２３、２４の外周部
に沿ってノズル２１の噴出口側へ帰還させる一対のフィ
ードバック流路２７、２８を形成するリターンガイド２
９が配設されている。また、フィードバック流路２７、
２８の各出口部分と出口部１２との間には、リターンガ
イド２９の背面と本体１０とによって、一対の排出路３
１、３２が形成されている。

【００１７】図２は図１に示すフルイディック流量計の
ノズル２１の噴出口近傍を示す斜視図である。この図に
示すように、ノズル２１は、フルイディック流量計の厚
み方向に延びる縦長の噴出口２１ａを有している。この
噴出口２１ａの近傍において、この噴出口２１ａを形成
する一対の壁面２１ｂ、２１ｃには、噴出口２１ａの長
手方向における中央付近に、二対の導圧孔３３、３４が
設けられている。また、図１に示すように、ノズル２１
を構成する本体１０内には、導圧孔３３、３４に連通す
る導圧通路３５、３６が設けられている。なお、図２に
おいて、符号３８は気体の流れの方向を示している。

【００１８】図３は導圧孔３３と導圧通路３５を含むノ
ズル２１の断面を示す断面図である。この図に示すよう
に、ノズル２１を形成する本体１０は、入口部１１およ
び出口部１２を除いて上面が開放された枠体１０ａと、
この枠体１０ａの上面を覆う蓋体１０ｂとで構成されて
いる。ノズル２１の下側における枠体１０ａの下部に
は、圧電膜等を用いて差圧を検出する差圧センサ３７が
取り付けられている。導圧通路３５、３６は、この差圧
センサ３７の各圧力導入口に接続されている。そして、
この差圧センサ３７によって、導圧孔３３と導圧孔３４
における差圧を検出して、この差圧の変化に基づいて気
体の流れる方向の切り替わりを検出するようになってい
る。

【００１９】また、図３に示すように、一方の壁面２１
ｂに設けられている２つの導圧孔３３は導圧通路３５を
介して互いに連通している。図示しないが、他方の壁面
２１ｃに設けられている２つの導圧孔３４も、同様に導
圧通路３６を介して互いに連通している。

【００２０】なお、図３に示すように、本実施例におい
て、導圧孔３３、３４が設けられる噴出口２１ａの長手
方向における中央付近とは、噴出口２１ａの長手方向の
全域３９を３等分した場合における中央の領域４０を言
うものとする。

【００２１】また、本実施例のフルイディック流量計
は、図１に示す通りに、入口部１１および出口部１２が
下側となるように設置されるようになっている。

【００２２】図４は本実施例のフルイディック流量計の
回路部分の構成を示すブロック図である。この図に示す
ように、フルイディック流量計は、差圧センサ３７の出
力信号を入力とし、この入力信号を基に流量を演算する
流量演算部４１と、この流量演算部４１によって演算さ
れた流量を表示する表示部４２と、流量演算部４１によ
って制御され、ソレノイド１８を駆動するソレノイド駆
動回路４３とを備えている。流量演算部４１は、例えば
差圧センサ３７の出力を“＋１”、“０”に２値化し
て、“＋１”と“０”のパルスを生成し、単位時間当た
りのパルスの数をカウントして、ノズル２１を通過した
気体の流れる方向の切り替わりの周波数を求め、この周
波数を流量に換算する。また、本実施例のフルイディッ
ク流量計は、ガスメータとして使用した場合における安
全機能として、例えば、流量演算部４１が所定量以上の
流量を検出した場合や所定の流量を所定時間以上検出し
た場合等に、ソレノイド駆動回路４３を動作させてソレ
ノイド１８を動作させ、弁１７によって開口部１６を閉
塞してガスを遮断するようになっている。なお、流量演
算部４１は、例えばマイクロコンピュータによって実現
される。

【００２３】次に、本実施例のフルイディック流量計の
作用について説明する。

【００２４】フルイディック流量計の入口部１１から受
け入れられた気体は、第１の気体流路１４、開口部１
６、第２の気体流路１５、整流部材２２を順に経て、ノ
ズル２１に入る。

【００２５】ノズル２１を通過した気体は、噴流となっ
て噴出口２１ａより噴出される。噴出口２１ａより噴出
された気体は、コアンダ効果により一方の側壁に沿って
流れる。ここでは、まず側壁２３に沿って流れるものと
する。側壁２３に沿って流れた気体は、更にフィードバ
ック流路２７を経て、ノズル２１の噴出口側へ帰還さ
れ、排出路３１を経て出口部１２より排出される。この
とき、ノズル２１より噴出された気体は、フィードバッ
ク流路２７を流れてきた気体によって方向が変えられ、
今度は他方の側壁２４に沿って流れるようになる。この
気体は、更にフィードバック流路２８を経て、ノズル２
１の噴出口側へ帰還され、排出路３２を経て出口部１２
より排出される。すると、ノズル２１より噴出された気
体は、今度は、フィードバック流路２８を流れてきた気
体によって方向が変えられ、再び側壁２３、フィードバ
ック流路２７に沿って流れるようになる。以上の動作を
繰り返すことにより、ノズル２１を通過した気体は一対
のフィードバック流路２７、２８を交互に流れる。この
気体の流れる方向の切り替わりの周波数は流量と対応関
係がある。ノズル２１を通過した気体の流れる方向の切
り替わりの周波数は、差圧センサ３７の出力に基づいて
流量演算部４１によって求められる。流量演算部４１
は、求めた周波数より流量を演算し、表示部４２に表示
する。また、流量演算部４１は、所定量以上の流量を検
出した場合や所定の流量を所定時間以上検出した場合等
に、ソレノイド駆動回路４３を動作させてソレノイド１
８を動作させ、弁１７によって開口部１６を閉塞し、フ
ルイディック流量計の下流側への気体（ガス）の供給を
停止する。

【００２６】なお、第１ターゲット２５および第２ター
ゲット２６は、ノズル２１を通過した気体の流れる方向
の切り替えを安定に行わせる作用がある。

【００２７】ところで、本実施例では、導圧孔３３、３
４を、ノズル２１の噴出口２１ａを形成する一対の壁面
２１ｂ、２１ｃにおいて、噴出口２１ａの長手方向にお
ける中央付近に設けている。これにより、図６および図
７に示すような導圧孔の配置の場合に比べ、気体が流れ
ていないときにおける気体の圧力変動や付近の工事によ
る振動によって生じた圧力変動等が、フルイディック発
振と誤って検出されることが少なくなると共に、圧力変
動のある気体が流れているときにおいても圧力変動が低
減され、その結果、Ｓ／Ｎ比が増大し、正確に流量を計
測することができることが実験から明らかとなった。本
実施例のような導圧孔３３、３４の配置が誤検出の防止
と圧力変動の低減に効果的な理由としては、以下のよう
なことが考えられる。すなわち、図７に示すように導圧
孔１３３、１３４がノズル１２１の噴出口の前方にある
と、気体の流れによる圧力の変化を直接測定することに
なり、気体の圧力変動をも直接測定してしまうことにな
るが、本実施例では、導圧孔３３、３４が噴出口２１ａ
の前方にないことから、ノズル２１の上流側より伝えら
れる気体の圧力変動による波が、ノズル２１の噴出口２
１ａを通過した後、導圧孔３３、３４に伝わり難くなる
ことが考えられる。また、付近の工事による振動は本体
１０の枠体１０ａの底部および蓋体１０ｂを伝わると考
えられるが、本実施例では、導圧孔３３、３４が枠体１
０ａの底部または蓋体１０ｂにないことから、本体１０
の枠体１０ａの底部および蓋体１０ｂを伝わる振動が検
出され難くなると考えられる。

【００２８】このように本実施例によれば、気体が流れ
ていないときにおける気体の圧力変動や付近の工事によ
る振動によって生じた圧力変動等による誤検出を防止す
ることができると共に、圧力変動のある気体が流れてい
るときにおいても圧力変動を低減して、正確に流量を計
測することができる。

【００２９】また、本実施例では、導圧孔３３、３４が
複数対設けられているので、導圧孔が一対の場合に比べ
フルイディック発振を検出する感度が向上し、上述の誤
検出防止および圧力変動の低減の効果と併せて、Ｓ／Ｎ
比が向上する。

【００３０】さらに、本実施例では、一方の壁面２１ｂ
に設けられている複数の導圧孔３３同士が導圧通路３５
によって互いに連通され、また、他方の壁面２１ｃに設
けられている複数の導圧孔３４同士が導圧通路３６によ
って互いに連通されている。そのため、導圧通路３５、
３６によるノイズを低減するフィルタ効果により、導圧
孔３４、３５における圧力変動が低減され、差圧センサ
３７の圧力導入口における圧力変動が低減される。従っ
て、気体が流れていないときにおける気体の圧力変動や
付近の工事による振動によって生じた圧力変動等による
誤検出がより防止されると共に、圧力変動のある気体が
流れているときにおいても圧力変動がより低減される。

【００３１】図５は、上記実施例における導圧孔の配置
の変形例を示すものである。この図に示すように、ノズ
ル２１の噴出口２１ａを形成する一対の壁面２１ｂ、２
１ｃにおいて、噴出口２１ａの長手方向における中央付
近に、二対ではなく、一対の導圧孔３３ａ、３４ａを設
けても良い。

【００３２】また、この一対の導圧孔３３ａ、３４ａ以
外に、中央付近以外の箇所に、更に例えば二対の導圧孔
３３ｂ、３４ｂ；３３ｃ、３４ｃを設けても良い。な
お、この場合、一方の壁面２１ｂに設けられている３つ
の導圧孔３３ａ、３３ｂ、３３ｃは導圧通路３５によっ
て互いに連通され、また、他方の壁面２１ｃに設けられ
ている３つの導圧孔３４ａ、３４ｂ、３４ｃも導圧通路
３６によって互いに連通されている。このように、複数
対の導圧孔のうちの少なくとも一対が噴出口２１ａの長
手方向における中央付近に設けられていれば、気体が流
れていないときにおける気体の圧力変動や付近の工事に
よる振動によって生じた圧力変動等がフルイディック発
振と誤って検出されることを防止すること、および圧力
変動のある気体が流れているときにおける圧力変動を低
減するのに効果がある。

【００３３】なお、本発明は上記実施例に限定されず、
例えば、差圧センサ３７の代わりに、各導圧通路３５、
３６に接続された２つの圧力センサを設け、この２つの
圧力センサの出力から流量を演算するようにしても良
い。

【００３４】また、上記実施例ではガス等の気体の流量
を計量するフルイディック流量計について説明したが、
本発明のフルイディック流量計は、気体のみならず液体
の流量を計量する流量計としても利用することができ
る。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように請求項１記載のフル
イディック流量計によれば、導圧孔を、ノズルの噴出口
の近傍においてこの噴出口を形成する一対の壁面に一対
以上設け、そのうちの少なくとも一対を噴出口の長手方
向における中央付近に設けたので、流体が流れていない
ときにおける流体の圧力変動や付近の工事による振動に
よって生じた圧力変動等による誤検出を防止することが
できると共に、圧力変動のある流体が流れているときに
おいても圧力変動を低減して、正確に流量を計測するこ
とができるいう効果がある。

【００３６】また、請求項２記載のフルイディック流量
計によれば、導圧孔を複数対設けたので、上記の効果に
加え、導圧孔が一対の場合に比べ、流体の流れる方向の
切り替わりを検出する感度を向上することができるとい
う効果がある。

【００３７】また、請求項３記載のフルイディック流量
計によれば、複数の導圧孔のうち同じ壁面に設けられて
いるもの同士を互いに連通したので、上記の各効果に加
え、ノイズを低減するフィルタ効果により、導圧孔にお
ける圧力変動が低減されるので、流体が流れていないと
きにおける流体の圧力変動や付近の工事による振動によ
って生じた圧力変動等による誤検出をより防止すること
ができると共に、圧力変動のある流体が流れているとき
においても圧力変動をより低減することができるという
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るフルイディック流量計
の構成を示す断面図である。

【図２】図１に示すフルイディック流量計のノズルの噴
出口の近傍を示す斜視図である。

【図３】図１に示すフルイディック流量計における導圧
孔と導圧通路を含むノズルの断面を示す断面図である。

【図４】本発明の一実施例に係るフルイディック流量計
の回路部分の構成を示すブロック図である。

【図５】本発明の一実施例における導圧孔の配置の変形
例を示す説明図である。

【図６】ガスメータとして利用されるフルイディック流
量計の一例の構成を示す断面図である。

【図７】図６に示すフルイディック流量計のノズルの噴
出口の近傍を示す斜視図である。

【符号の説明】

１１ 入口部 １２ 出口部 ２１ ノズル ２３、２４ 側壁 ２７、２８ フィードバック流路 ２９ リターンガイド ３３、３４ 導圧孔 ３５、３６ 導圧通路 ３７ 差圧センサ

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体を受け入れる入口部と、 縦長の噴出口を有し、前記入口部から受け入れた流体を
   通過させて前記噴出口より噴流を発生させるノズルと、 このノズルの下流側に設けられ、拡大された流路を形成
   する一対の側壁と、 この側壁の外側に設けられ、前記ノズルを通過した流体
   を各側壁の外側に沿って前記ノズルの噴出口側へ帰還さ
   せる一対のフィードバック流路を形成するリターンガイ
   ドと、 前記フィードバック流路を通過した流体を排出する出口
   部と、 前記ノズルの噴出口の近傍において、この噴出口を形成
   する一対の壁面に一対以上設けられ、そのうちの少なく
   とも一対は噴出口の長手方向における中央付近に設けら
   れた導圧孔と、 この導圧孔に接続され、前記ノズルを通過した流体の流
   れる方向の切り替わりを検出するための圧力センサとを
   具備することを特徴とするフルイディック流量計。
2. 【請求項２】 前記導圧孔は複数対設けられていること
   を特徴とする請求項１記載のフルイディック流量計。
3. 【請求項３】 前記導圧孔のうち同じ壁面に設けられて
   いるもの同士は互いに連通していることを特徴とする請
   求項２記載のフルイディック流量計。