JPH06174507A

JPH06174507A - フルイディック流量計

Info

Publication number: JPH06174507A
Application number: JP32299392A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Ishii; 良夫石井; Hiroko Oshima; 裕子大島; Hiroyuki Horiguchi; 浩幸堀口; Makoto Tanabe; 誠田辺; Zenichi Akiyama; 善一秋山; Tatsuo Miyaji; 達生宮地; Toshiyuki Takamiya; 敏行高宮; Hiroshi Onda; 浩恩田; Shigeyuki Ito; 茂行伊藤
Original assignee: Ricoh Seiki Co Ltd; Ricoh Elemex Corp; Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Seiki Co Ltd; Ricoh Elemex Corp; Ricoh Co Ltd
Priority date: 1992-12-02
Filing date: 1992-12-02
Publication date: 1994-06-24

Abstract

(57)【要約】【目的】低流量域の流量測定に関して、流量対応の直
線性が要求されることなく、流れの方向又は有無を感知
するだけで簡単に測定し得るようにすること。【構成】流入管から流入する流れを整流する流路縮小
部４と、ジェットノズル５と、流路拡大部とを同一線上
に順に設け、流路拡大部中のジェットノズル５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
誘振子の背後で排出管に至るまでの位置に帰還用のエン
ドブロックを設けたフルイディック流量計において、流
路縮小部４付近に下流側に拡大する段差１１を形成し、
低流量の場合には、段差１１によって流れに剥離・再付
着流を生じさせ、流量に応じて再付着距離が変動するこ
とから、この段差１１下流の壁面１２ｂに複数個のフロ
ーセンサ１３を配設して流れの方向又は有無を感知し、
低流量測定に供するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【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。

【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。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。

【０００３】ここに、この種のフルイディック流量計で
は、低流量域ではジェットノズルを出た流れが規則的に
交互に振動しなかったり、振動そのものが起こらなかっ
たりする。このため、フルイディック振動を測定し流量
を求める方法は使えず、ジェットノズル中などに流量を
測定できるフローセンサなどを設置することで低流量域
の流量を測定するようにしている。このように、高流量
域でのフルイディック振動現象は高分子圧電膜センサで
検出して流量を算出し、低流量域はフローセンサで流量
を算出するという複合流量計は、特開平１−３０８９２
１号公報等に示されている。さらには、測定する流路中
に段差を形成して、主流と淀み点（段差後部の流速の低
い所）を比較し、流体の微小流量を検出するようにした
ものが特公昭６３−２５３２５８号公報に示されてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このようにフルイディ
ック振動しない低流量域においては、流速をフローセン
サにより検出するが、元来、流速の絶対値が小さいた
め、フローセンサは流速が最大である箇所に設置するの
が望ましい。そして、流量の変化に伴ってフローセンサ
からその変化に見合った出力が得られるので、これを換
算して流量を求めることになる。しかし、低流量域にお
いても流量に見合った出力をフローセンサから得るとい
う直線性が要求されるものである。

【０００５】

【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整流する流路縮小部とジ
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帰還用のエンドブロッ
クを設けたフルイディック流量計において、前記流路縮
小部付近に下流側に拡大する段差を形成し、この段差下
流の壁面に流れの方向又は有無を感知する複数個のフロ
ーセンサを配設した。

【０００６】請求項２記載の発明では、多段の段差と
し、各段差毎に各々複数個のフローセンサを配設した。

【０００７】さらに、請求項３記載の発明では、流路縮
小部の両側に流路縮小部中心線に対して対称な段差を形
成した。

【０００８】

【作用】段差を過ぎる流れにおいて段差の角から離れた
流れが再び壁面に付着するが、その距離は流量に比例す
るという性質を持つ。よって、請求項１記載の発明によ
れば、流路縮小部付近に段差を形成し、この段差下流の
壁面に複数個のフローセンサを配設したので、流れの方
向又は有無をフローセンサで検出するだけでよく、直線
性を要求されることなく、簡単かつ適切に低流量域の流
量を計測し得るものとなる。

【０００９】特に、請求項２記載の発明においては、段
差を多段に形成して各々の段差毎に複数個ずつのフロー
センサを配設したので、各々の段差に異なる流量計測範
囲を割当てることにより、よりきめの細かい低流量域の
流量測定が可能となる。

【００１０】さらに、請求項３記載の発明においては、
段差が両側に対称に形成されているので、双方で低流量
域の流量測定が可能となり、一方のフローセンサ側でノ
イズ等の影響を受けたとしても他方のフローセンサ側の
出力を用い得るものとなり、感度が向上し計測が容易と
なる。

【００１１】

【実施例】請求項１記載の発明の一実施例を図１及び図
２に基づいて説明する。まず、本実施例が適用されるフ
ルイディック流量計の基本構成及び作用を図２により説
明する。流入管１から排出管２を結ぶ経路上に、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とエンドブロック８とを備えて構成されている。こ
こでは、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。また、このエンドブロ
ック８の背後は、排出空間９とされている。

【００１２】これにより、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
（図面上は、上下）に分れるが、エンドブロック８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８にぶつかった流れは、エンドブロック８の前面に
沿い、さらに流路拡大部６の内壁６ａを帰還流路として
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。

【００１３】このような構成において、前述したよう
に、低流量域の場合、ジェットノズル５を出た流れは規
則的に交互に振動しなかったり、振動そのものが起こら
なかったりする。このため、ジェットの振動を測定し流
量を求める方法は使えないので、本実施例にあっても、
流路中にフローセンサを配設することで低流量域の流量
を測定し、高流量域は圧力変動を利用する複合型として
構成される。

【００１４】ここに、本実施例では、段差を過ぎる流れ
において段差の角から離れた流れが再び段差下流の壁面
に付着し、その距離が流量に比例するという性質に着目
したものである。例えば、図１に示すように、流路縮小
部４付近、ここではジェットノズル５部分なる流路１０
中の下部（又は、上部）に下流側が拡開する段差１１を
形成した場合、このような段差１１のある境界に沿って
流れてきた流体は、段差１１の角１１ａで壁面１２ａか
ら離れ（剥離し）、下流側に一定距離流下した後、段差
下流の壁面１２ｂにぶつかり（再付着し）、再びこの壁
面１２ｂに沿って流れる。このように段差１１の角１１
ａから剥離した流れが壁面１２ｂに再付着するまでの距
離がその時の流量に比例することを利用し、低流量域の
測定に用いるフローセンサを、流量に比例した出力を得
る物ではなく、単純に、流れの有無又は流れの方向を検
知し得る物としたものである。

【００１５】即ち、図１に示すように、段差下流の壁面
１２ｂなる流れの再付着位置に流れの方向に沿って複数
個のフローセンサ１３が配設されている。これらの流れ
の方向又は有無を検知するフローセンサ１３は、例えば
１個の発熱体とその前後に配設された抵抗体とよりな
り、中心に位置する発熱体が前後の抵抗体に影響を与え
ることにより流れの方向や有無を感知するものである。
即ち、中心の発熱体に電流を流すことにより発熱させ、
流れがある場合には、下流側の抵抗体が加熱されて上流
側の抵抗体と比べて抵抗値が変化する。また、逆流があ
る場合には上流側の抵抗体が加熱され、下流側の抵抗体
と比べて抵抗値が変化する。よって、発熱体の前後の抵
抗体の抵抗値を比較することにより、流れの方向や有無
を検知できる。この際、流量の増加とともに流れ方向の
変化する点、即ち、再付着点は、図１中に矢印１４で示
すように下流側に移動するので、この再付着点がフロー
センサ１３の位置を通り過ぎると、壁面１２ｂ付近の流
れの方向の変化として感知するため、その時のフローセ
ンサ１３の位置から流量を求めることができる。

【００１６】より詳細に見ると、段差１１を過ぎる流れ
はこの段差１１の角１１ａで流れが剥離し、下流の壁面
１２ｂに再付着するが、再付着するまでの段差１１直後
の下流領域では流れが循環し、主流１５ａと逆向きの独
立した流れ１５ｂとなる。そして、主流１５ａの増加と
ともに壁面１２ｂ付近の再付着点は矢印１４に従い下流
側に移動し、壁面１２ｂに配設されている複数個のフロ
ーセンサ１３を順に通り過ぎるので、これらのフローセ
ンサ１３によって流れが変化したことを検知できる。

【００１７】つづいて、請求項２記載の発明の一実施例
を図３により説明する。前記実施例で示した部分と同一
部分は同一符号を用い、説明も省略する（次の実施例で
も同様とする）。前記実施例では、１つのみの段差１１
としたが、本実施例では多段、例えば２段の異なる高さ
の段差１１Ａ，１１Ｂとし、各々の段差下流の壁面１２
ｂに複数個ずつのフローセンサ１３Ａ，１３Ｂを配設し
たものである。

【００１８】本実施例によれば、異なった流量領域の時
に各々の段差１１Ａ，１１Ｂの下流側に剥離・再付着流
が形成され、設置した流れ方向を感知するフローセンサ
１３Ａ，１３Ｂを異なった流量の時に再付着点が通過す
ることになる。図示例によれば、上流側の段差１１Ａの
ほうが下流側の段差１１Ｂのほうよりも小さく、初めに
上流側の段差１１Ａのほうから剥離・再付着流が形成さ
れる。よって、本実施例によれば、各段差１１Ａ，１１
Ｂに対応するフローセンサ１３Ａ，１３Ｂを異なる流量
測定範囲に割当てることにより、個々の流量を測定する
時に役立ち、よりきめの細かい低流量域の流量測定が可
能となる。

【００１９】さらに、請求項３記載の発明の一実施例を
図４に基づいて説明する。本実施例は、図１に示したよ
うな段差１１及びフローセンサ１３を流路縮小部４付近
の下部だけでなく、上部側にも、流路中心線に対して対
称に配設形成したものである。

【００２０】本実施例によれば、流れの剥離・再付着流
の状態が上下２つの位置で形成されるが、段差１１は上
下対称に形成されているので、流れの剥離状態が同じと
なり、段差下流の壁面１２ｂに対する再付着距離も上下
で一致するものとなる。よって、本来的に各々のフロー
センサ１３からは、流れの方向や有無に関する同じ情報
が２つ得られるものとなるので、仮に上下一方のフロー
センサ１３がノイズなどを感知した場合でも他方のフロ
ーセンサ１３の検出値を用いて測定を行うことができ、
片方のみの場合よりも感度がよくなり、計測が容易とな
る。

【００２１】ここに、図４では図１対応の段差１１を上
下両側に形成したが、図３に示したような多段の段差１
１Ａ，１１Ｂを上下両側に形成するようにしてもよい。

【００２２】なお、本発明は、図２に示したような構造
のフルイディック流量計をその基本構造とするが、図２
に示した構造に限らず、その流入管１や排出管２などの
方向、取付け位置等を適宜変更したものであってもよ
い。また、図示例は、ノズル中心線に対して対称形構造
のものとしたが、これに限らず、非対称形とした構造の
ものでもよい。

【００２３】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、段差を過
ぎる流れにおいて段差の角から離れた流れが再び壁面に
付着し、その距離は流量に比例するという性質を持つ点
に着目し、流路縮小部付近に段差を形成し、この段差下
流の壁面に複数個のフローセンサを配設したので、流れ
の方向又は有無をこれらのフローセンサで検出するだけ
でよく、センサに流量に応じた直線性が要求されること
なく、簡単かつ適切に低流量域の流量を計測することが
できる。

【００２４】特に、請求項２記載の発明によれば、段差
を多段に形成して各々の段差毎に複数個ずつのフローセ
ンサを配設したので、各々の段差に異なる流量計測範囲
を割当てることにより、よりきめの細かい低流量域の流
量測定が可能となる。

【００２５】さらに、請求項３記載の発明によれば、段
差を両側に対称に形成したので、双方で低流量域の流量
測定が可能となり、一方のフローセンサ側でノイズ等の
影響を受けたとしても他方のフローセンサ側の出力を用
い得るものとなり、感度が向上し計測が容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１記載の発明の一実施例の要部を示す縦
断側面図である。

【図２】フルイディック流量計構造を示す水平断面図で
ある。

【図３】請求項２記載の発明の一実施例の要部を示す縦
断側面図である。

【図４】請求項３記載の発明の一実施例の要部を示す縦
断側面図である。

【符号の説明】

１流入管２排出管４流路縮小部５ジェットノズル６流路拡大部７誘振子８エンドブロック１１段差１２壁面１３フローセンサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大島裕子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)発明者堀口浩幸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)発明者田辺誠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)発明者秋山善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)発明者宮地達生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 (72)発明者恩田浩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)発明者伊藤茂行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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】流入管から流入する流れを整流する流路
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帰還用のエ
ンドブロックを設けたフルイディック流量計において、
前記流路縮小部付近に下流側に拡大する段差を形成し、
この段差下流の壁面に流れの方向又は有無を感知する複
数個のフローセンサを配設したことを特徴とするフルイ
ディック流量計。
【請求項２】多段の段差とし、各段差毎に各々複数個
のフローセンサを配設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】流路縮小部付近の両側に流路縮小部中心
線に対して対称な段差を形成したことを特徴とする請求
項１又は２記載のフルイディック流量計。