JPH06249684A - フルイディック流量計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 フルイディック振動による圧力変化の計測精
度を高くし、流量計測精度を高くすると共に計測可能な
範囲を広くする。 【構成】 流路縮小部４とジェットノズル５と流路拡大
部６とを同一線上に順に設け、前記ジェットノズル５か
ら前記流路拡大部６内へ流入する流体の噴流を交互に偏
流させてフルイディック振動を発生させるための誘振子
７と帰還流路１０ａ，１０ｂとを前記流路拡大部６内に
形成し、前記フルイディック振動による圧力変化を計測
することにより前記流体の流量を計測するフルイディッ
ク流量計において、圧力変化を計測する圧力センサの圧
力取出口１１を前記ジェットノズル５の出口に近接させ
て前記流路拡大部６内に形成すると共にこの圧力取出口
１１を前記噴流の流れ方向と略直交する向きに長い略長
方形に形成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、気体や液体等の流体の
流量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】近年、ガス等の流体の流量を計測する流
量計としては、流体のフルイディック振動を利用するフ
ルイディック流量計が開発されており、例えば、特開昭
６０−１８８８１７号公報や特開昭６３−１３９２１３
号公報等に開示されたものがある。これらのフルイディ
ック流量計は、ジェットノズルからの噴流が流入する流
路拡大部内に誘振子や帰還流路を形成することによりフ
ルイディック振動を発生させ、フルイディック振動の周
波数を計測する手段として圧力センサを用い、圧力セン
サの圧力取出口を流路拡大部内に形成している。なお、
ジェットノズルからの噴流の速度はジェットノズルの出
口に近い部分が最も早く、かつ、ジェットノズルの出口
に近い部分がフルイディック振動による圧力変動が最も
大きい。このため、この部分に圧力取出口を形成するこ
とが一般的であり、また、圧力取出口の形状を丸い小孔
とすることが一般的である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、丸い小孔の形
状に形成した圧力取出口の場合、ジェットノズルからの
噴流の変動や、帰還流路にそって帰還した帰還流が噴流
とぶつかる際の渦の発生に基づく圧力変動まで感知して
しまい、このような圧力変動がノイズとして作用するこ
とによりフルイディック振動による圧力変化の計測精度
が低下し、ひいては流体の流量計測の精度が低下すると
いう欠点がある。

【０００４】さらに、流体の流量の変化によってフルイ
ディック振動の振動領域が変化し、具体的には、流量が
増加するにつれて振動領域が狭くなり、丸い小孔の形状
に形成した圧力取出口では計測可能な流量の範囲が狭く
なるという欠点がある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
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、前記ジェットノズルから前記流路拡大部内
へ流入する流体の噴流を交互に偏流させてフルイディッ
ク振動を発生させるための誘振子と帰還流路とを前記流
路拡大部内に形成し、前記フルイディック振動による圧
力変化を計測することにより前記流体の流量を計測する
フルイディック流量計において、圧力変化を計測する圧
力センサの圧力取出口を前記ジェットノズルの出口に近
接させて前記流路拡大部内に形成すると共にこの圧力取
出口を前記噴流の流れ方向と略直交する向きに長い略長
方形に形成した。

【０００６】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、ジェットノズルの中心の延長線を対称中心
として一対の圧力取出口を形成し、これらの圧力取出口
の端部同志を前記ジェットノズルの開口幅寸法の０．４
〜１倍の距離を隔てて対向させ、前記圧力取出口の長径
方向の長さ寸法を前記ジェットノズルの開口幅寸法の１
〜３倍に形成すると共に前記圧力取出口の短径方向の幅
寸法を前記ジェットノズルの開口幅寸法の０．４〜０．
６倍に形成した。

【０００７】

【作用】請求項１記載の発明では、ジェットノズルの出
口に近接して形成した圧力取出口がジェットノズルから
の噴流の流れ方向と略直交する略長方形であるため、圧
力センサは特定の狭い範囲の圧力を検出するのではなく
広い範囲の圧力の平均値を検出することになるため、ジ
ェットノズルからの噴流の変動や帰還流路にそって帰還
した帰還流と噴流とがぶつかる際の渦の発生に基づく圧
力変動が相殺され、フルイディック振動による圧力変化
の計測精度が高くなり、ひいては、流体の流量計測精度
が高くなると共に流量の計測可能な範囲が広くなる。ま
た、流体の流量の変動に伴ってフルイディック振動の振
動領域が変化しても、圧力取出口がジェットノズルから
の噴流の流れ方向と略直交する略長方形であるため、計
測可能なフルイディック振動の振動領域が広くなると共
に計測可能な流量の範囲がより一層広くなる。

【０００８】請求項２記載の発明では、ジェットノズル
の中心の延長線を対称中心とする位置に一対の圧力取出
口を形成すると共にこれらの圧力取出口の端部同志をジ
ェットノズルの開口幅寸法の０．４〜１倍の距離を隔て
て対向させ、さらに、圧力取出口のサイズに関して、圧
力取出口の長径方向の長さ寸法をジェットノズルの開口
幅寸法の１〜３倍に形成すると共に圧力取出口の短径方
向の幅寸法をジェットノズルの開口幅寸法の０．４〜
０．６倍に形成することにより、ジェットノズルからの
噴流の変動や帰還流路にそって帰還した帰還流と噴流と
がぶつかる際の渦の発生に基づく圧力変動の相殺が確実
に行なわれ、また、計測可能なフルイディック振動の振
動領域が確実に広くなると共に計測可能な流量の範囲が
確実に広くなる。

【０００９】

【実施例】本発明の一実施例を図面に基づいて説明す
る。まず、図１は本発明に係るフルイディック流量計の
全体構造を示したもので、流体の一つであるガスが流入
する流入管１とそのガスが排出される排出管２との間に
は、流入管１から流入したガスを２次元的な流れに整流
するセットリングスペース３と、セットリングスペース
３において整流されたガスをさらに整流する流路縮小部
４と、セットリングスペース３と流路縮小部４とにおい
て整流されたガスが流れると共にこのガスをさらに整流
するジェットノズル５と、ジェットノズル５内を通過し
たガスが噴流となって流入する流路拡大部６とが同一線
上に順に形成されている。

【００１０】前記流路拡大部６内には、前記ジェットノ
ズル５に対向する位置に誘振子７が形成され、さらに、
この誘振子７の背後にエンドブロック８が形成されてい
る。そして、これらのエンドブロック８と流路拡大部６
の前方側内周壁９とによって、前記ジェットノズル５か
らのガスの噴流をジェットノズル５の出口の部分に向け
て帰還させる帰還流路１０ａ，１０ｂが形成されてい
る。なお、これらの誘振子７と帰還流路１０ａ，１０ｂ
とを流路拡大部６内に形成することにより、前記ジェッ
トノズル５からの噴流が交互に偏流するフルイディック
振動が発生する。

【００１１】つぎに、フルイディック流量計には、フル
イディック振動による圧力変化を計測する圧力センサ
（図示せず）と、この圧力センサからの計測結果に基づ
いてガスの流量を計測する流量測定器（図示せず）とが
設けられている。そして、前記流路拡大部６内における
前記ジェットノズル５の出口に近接した位置に前記圧力
センサに接続される一対の圧力取出口１１が形成されて
いる。

【００１２】ここで、前記圧力取出口１１は、ジェット
ノズル５の中心の延長線に対して直交する向きに長いと
共に両端を円形とした小判形に形成されており、ジェッ
トノズル５の出口からジェットノズル５の開口幅寸法Ｗ
（Ｗ＝３ｍｍ）と同じ寸法分下流側に位置して形成され
ている。そして、圧力取出口１１の長径方向の長さ寸法
がジェットノズル５の開口幅寸法の３倍（３Ｗ＝９ｍ
ｍ）に形成され、圧力取出口１１の短径方向の幅寸法が
ジェットノズル５の開口幅寸法の０．５倍（０．５Ｗ＝
１．５ｍｍ）に形成されている。また、一対の圧力取出
口１１はジェットノズル５の中心の延長線を対称中心と
する位置に形成されており、これらの圧力取出口１１の
互いに対向する端部同志はジェットノズル５の開口幅寸
法の０．５倍（０．５Ｗ＝１．５ｍｍ）の寸法をもって
対向している。

【００１３】このような構成において、まず、フルイデ
ィック振動の発生原理について説明する。ジェットノズ
ル５から流路拡大部６内に噴流が流入すると、この噴流
は誘振子７に当たることにより左右に分かれ、誘振子７
からエンドブロック８に至るまでの空間において渦が発
生する。そして、噴流がある流量を越えると、この渦の
不安定性によって噴流が左又は右に偏った流れとなる。
この偏った流れはエンドブロック８にぶつかると共にエ
ンドブロック８の前面にそって流れ、さらに、前方側内
周壁９に沿って流れ、ジェットノズル５からの噴流に対
して略直交する向きにぶつかる。すると、ジェットノズ
ル５からの噴流は最初の偏流方向と反対側へ偏流するこ
とになり、これが繰り返されることによってジェットノ
ズル５からの噴流が交互に左右方向へ偏流するフルイデ
ィック振動が発生する。

【００１４】ここで、このようにして発生するフルイデ
ィック振動の周波数はガスの流量の増加に対して直線的
に増加する。このため、フルイディック振動による圧力
変化を圧力センサで計測することによりフルイディック
振動の周波数を計測することができ、その計測結果に基
づいて流量測定器によりガスの流量を求めることができ
る。

【００１５】つぎに、図４はジェットノズル５からの噴
流の平均速度と速度変動幅とをジェットノズル５の出口
からの距離を変えた３個所で計測した結果を示したグラ
フであり、図３は計測個所（ａ，ｂ，ｃ点）を示したも
のである。なお、この計測には熱線流速計を使用し、各
計測個所において噴流の流れる方向と直交する向きに
０．２ｍｍ間隔で計測したものである。また、図３にお
けるａ，ｂ，ｃ各点の計測結果が図４の（ａ），
（ｂ），（ｃ）に対応する。この計測結果からわかるよ
うに、ジェットノズル５の出口に近い部分では急峻な速
度分布をもち、フルイディック振動が発生していること
を示す速度変動幅が大きい部分もジェットノズル５の出
口に近い部分に現われる。そして、ジェットノズル５の
出口から下流側へ離反するにつれて、平均速度は低下し
て横に拡がり、速度変動幅のピーク点も拡がる。

【００１６】なお、図４に示したグラフは、１つの流量
に対する計測結果であり、流量を変化させることに伴っ
てグラフの形が変化する。例えば、流量を増加させると
フルイディック振動の１振動に要する時間が短くなると
共にフルイディック振動の振動領域が狭くなり、速度変
動幅のピーク点の間隔も狭くなる。

【００１７】ここで、圧力取出口１１をジェットノズル
５の中心の延長線に対して直交する向きに長い小判形に
形成することにより、圧力センサは特定の狭い範囲の圧
力を計測するのではなく広い範囲の圧力の平均値を計測
することになるため、ジェットノズル５からの噴流の変
動や、帰還流路１０ａ，１０ｂにそってジェットノズル
５の出口へ帰還した帰還流と噴流とがぶつかる際の渦の
発生に基づいて起こる圧力変動（ノイズ）が相殺されて
平均化される。このため、Ｓ／Ｎ比が高くなると共にフ
ルイディック振動による圧力変化の計測精度が高くな
り、ひいては、ガスの流量計測精度が高くなると共に流
量の計測可能な範囲が広くなる。また、圧力取出口１１
がジェットノズル５の中心の延長線に対して直交する向
きに長い小判形であるため、流体の流量の変動に伴って
フルイディック振動の振動領域が変化すると共にフルイ
ディック振動が発生していることを示す速度変動幅のピ
ーク点が移動してもフルイディック振動を計測すること
ができ、計測可能な流量の範囲がより一層広くなる。

【００１８】なお、本実施例においては、図１に示した
ように左右対称形の一般的な形状のフルイディック流量
計に本発明を適用した場合を例に挙げて説明したが、本
出願人が特願平３−２０９１１０号において提案した左
右非対称形のフルイディック流量計においても本発明を
適用することができる。

【００１９】また、本実施例では、流入管１と排出管２
とがジェットノズル５の中心の延長線上に位置するフル
イディック流量計を例に挙げて説明したが、流入管１や
排出管２の取付位置や取付向きはこれに限られるもので
はなく、任意に設定することができる。

【００２０】

【発明の効果】請求項１記載の発明は上述のように、フ
ルイディック振動による圧力変化を計測する圧力センサ
の圧力取出口をジェットノズルの出口に近接させて流路
拡大部内に形成すると共にこの圧力取出口をジェットノ
ズルからの噴流の流れ方向と略直交する向きに長い略長
方形に形成したので、圧力センサは特定の狭い範囲の圧
力を検出するのではなく広い範囲の圧力の平均値を検出
することになるため、ジェットノズルからの噴流の変動
や帰還流路にそって帰還した帰還流と噴流とがぶつかる
際の渦の発生に基づく圧力変動を相殺することができ、
これにより、フルイディック振動による圧力変化の計測
精度を高くすることができ、ひいては、流体の流量計測
精度を高くすることができると共に流量の計測可能な範
囲を広くすることができ、また、流体の流量変動に伴っ
てフルイディック振動の振動領域が変化しても、圧力取
出口がジェットノズルからの噴流の流れ方向と略直交す
る略長方形であるため、計測可能なフルイディック振動
の振動領域が広くなると共に計測可能な流量の範囲をよ
り一層広くすることができる等の効果を有する。

【００２１】請求項２記載の発明は上述のように、請求
項１記載の発明において、ジェットノズルの中心の延長
線を対称中心として一対の圧力取出口を形成し、これら
の圧力取出口の端部同志をジェットノズルの開口幅寸法
の０．４〜１倍の距離を隔てて対向させ、圧力取出口の
長径方向の長さ寸法をジェットノズルの開口幅寸法の１
〜３倍に形成すると共に圧力取出口の短径方向の幅寸法
をジェットノズルの開口幅寸法の０．４〜０．６倍に形
成したので、ジェットノズルからの噴流の変動や帰還流
路にそって帰還した帰還流と噴流とがぶつかる際の渦の
発生に基づく圧力変動の相殺を確実に行なわせることが
でき、従って、フルイディック振動による圧力変化の計
測精度を確実に高くすることができ、ひいては、流体の
流量計測精度を確実に高くすることができると共に流量
の計測可能な範囲を確実に広くすることができ、さら
に、計測可能なフルイディック振動の振動領域が確実に
広くなるため、計測可能な両側の範囲をより一層広くす
ることを確実に行なうことができる等の効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示した平面図である。

【図２】圧力取出口及びその周囲を拡大して示した平面
図である。

【図３】ジェットノズルからの噴流の平均速度と速度変
動幅との計測個所を示した平面図である。

【図４】ジェットノズルからの噴流の平均速度と速度変
動幅との計測結果を示したグラフである。

【符号の説明】

４ 流路縮小部 ５ ジェットノズル ６ 流路拡大部 ７ 誘振子 １０ａ，１０ｂ 帰還流路 １１ 圧力取出口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 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 (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 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、前記ジェットノズルから前
   記流路拡大部内へ流入する流体の噴流を交互に偏流させ
   てフルイディック振動を発生させるための誘振子と帰還
   流路とを前記流路拡大部内に形成し、前記フルイディッ
   ク振動による圧力変化を計測することにより前記流体の
   流量を計測するフルイディック流量計において、圧力変
   化を計測する圧力センサの圧力取出口を前記ジェットノ
   ズルの出口に近接させて前記流路拡大部内に形成すると
   共にこの圧力取出口を前記噴流の流れ方向と略直交する
   向きに長い略長方形に形成したことを特徴とするフルイ
   ディック流量計。
2. 【請求項２】 ジェットノズルの中心の延長線を対称中
   心として一対の圧力取出口を形成し、これらの圧力取出
   口の端部同志を前記ジェットノズルの開口幅寸法の０．
   ４〜１倍の距離を隔てて対向させ、前記圧力取出口の長
   径方向の長さ寸法を前記ジェットノズルの開口幅寸法の
   １〜３倍に形成すると共に前記圧力取出口の短径方向の
   幅寸法を前記ジェットノズルの開口幅寸法の０．４〜
   ０．６倍に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。