JPH06273204A

JPH06273204A - 整流部の構造

Info

Publication number: JPH06273204A
Application number: JP5764493A
Authority: JP
Inventors: Hiroo Yamazaki; 弘郎山崎; Satoshi Honda; 敏本多; Makoto Okabayashi; 誠岡林; Tetsuo Naganuma; 徹郎長沼; Yukio Kimura; 幸雄木村
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd; Tokyo Gas Co Ltd; Toho Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd; Tokyo Gas Co Ltd; Toho Gas Co Ltd
Priority date: 1993-03-18
Filing date: 1993-03-18
Publication date: 1994-09-30
Anticipated expiration: 2016-05-21
Also published as: JP3167490B2

Abstract

(57)【要約】【目的】コンパクトで且つ良好な整流をおこなうこと
が可能であるとともに、狭流路より上流側において流路
を構成する一対の壁面の形状により充分に制御された二
次元流を得ることが可能な整流部の構造を得る。【構成】流路の厚み方向に均一な流速分布を備えた二
次元流をノズル８に供給する整流部の構造にどいて、一
方のノズルの壁面８ｗに滑らかに接続され、且つノズル
８に流入する流体の主流Ｌ１が沿って流れる湾曲外周壁
７ａと、他方のノズルの壁面８ｗに接続され、且つ湾曲
外周壁７ａとともに整流空間Ｓを形成する湾曲内周壁７
ｃとを備え、上流側の広い流路６から整流空間Ｓへの流
れを前記湾曲外周壁７ａに沿ったものとし、且つ広い流
路６と整流空間Ｓとの間で流路を絞る案内絞り部７ｄを
設け、前記湾曲内周壁７ｃ側の整流空間Ｓ内に停留渦Ｖ
を形成する渦発生空間Ｓｖを備えて、これを構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガスメータを始めとす
る各種流体（気体、液体）の流量計に関するものであ
り、さらに詳細には流体を広流路から一対の狭流路形成
壁面間に形成される狭流路に、流路の厚み方向に均一な
流速分布を備えた二次元流に整流して供給する整流部の
構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の整流部は、狭流路の入口
近傍側に整流器としての金網、パンチングメタル、ハニ
カム等を配設し、流体をこういった部材に並設される複
数個の直線流路内に通過させることにより整流をおこな
うものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
技術は、各流路を形成する並設状態の固体壁を利用しな
がら、強制的に整流をおこなうものであるため、流体へ
の整流作用はこの整流器に流れ込む流体の乱れ状態に大
きく支配されるとともに、整流効果を上げるためには整
流器の流路方向幅を大きくとる必要があった。従って、
機器のコンパクト化が不可能で、高い整流作用を備えた
整流部の構造を得ることが困難であった。そのような状
況から、最近図８に示すような半円弧状の遮蔽部材１０
０を狭流路の入口部位に設けて整流をおこなうことが提
案されている（特開平４−１６０２０９）。しかしなが
ら、このような遮蔽部材１００を使用する場合は、この
遮蔽部材１００の位置決めをかなり正確におこなう必要
があるという問題がある。さらに、整流部における流路
形成壁１０１と遮蔽部材１００との少なくとも２部材を
必要とするため、製作工程が複雑でコスト高となるとい
う欠点がある。

【０００４】そこで本発明の目的は、コンパクトで且つ
良好な整流をおこなうことが可能であるとともに、狭流
路より上流側において流路を構成する一対の壁面のみで
充分に制御された二次元流を得ることが可能な整流部の
構造を得ることである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
の本発明による整流部の構造の特徴は、一方の狭流路形
成壁面に滑らかに接続され、且つ狭流路に流入する流体
の主流が沿って流れる湾曲外周壁と、他方の狭流路形成
壁面に接続され、且つ湾曲外周壁とともに整流空間を形
成する湾曲内周壁とを備え、広流路から整流空間への流
れを湾曲外周壁に沿ったものとし、且つ広流路と整流空
間との間で流路を絞る案内絞り部を設け、湾曲内周壁側
の整流空間内に停留渦を形成する渦発生空間を備えたこ
とにあり、その作用・効果は次の通りである。

【０００６】

【作用】つまり、広流路から整流部を流れる流体は案内
絞り部を経て整流空間に導かれ、この空間において整流
されて狭流路に供給される。ここで、整流空間において
は、流れは湾曲外周壁に沿って流れるとともに、滑らか
に狭流路に流れ込む主流と湾曲内壁側の渦発生空間に形
成される停留渦とから構成されることとなる。さて、こ
の構成の流れにおいては、流路の厚み方向に於ける主流
の流速成分は、内部側の停留渦によって均一となる方向
に調整される。そして、良好な二次元流として狭流路に
供給される。

【０００７】

【発明の効果】従って、この構成においては、流路内に
金網等の整流操作体を備えることがないため、比較的コ
ンパクトな整流部を得ることができる。さらに、円弧状
の遮蔽部材を狭流路の入口部位に設けて整流をおこなう
ものと比較して、整流能力、摩擦損失の上で遜色のない
ものを得ることができる。図３、図５に本願の整流部構
造を採用した流体振動形流量計の流量−器差特性を図９
に上記のものの結果を、さらに両者の摩擦損失結果を図
６、図１０に示している。結果、構成が簡単で、狭流路
より上流側において流路を構成する一対の壁面の形状に
より充分に制御された二次元流を得ることができる整流
部が得られた。

【０００８】

【実施例】本願の流体振動形流量計を組み込んだ流量測
定装置１について、図１、図２に基づいて説明する。図
１には流量測定装置１の平面図が、図２にはこの流量測
定装置１に組み込まれている流体振動形流量計２と整流
部７の主要部の詳細が示されている。

【０００９】先ず、この流量測定装置１の概略構成につ
いて説明する。この装置１においては、測定対象の流体
ｆの流入方向Ａが流出方向Ｂに対して１８０度逆になる
ように構成されている。即ち、装置流入口３から流入す
る流体は、遮断弁部５を介して貯留部６に流入する。そ
してこの貯留部６に接続されて設けられる整流部７によ
って整流作用を受けた後、ノズル８に流入する。このノ
ズルの噴出面１１より流れ出す噴流は、流体振動形流量
計２の流路拡大部１２において、振動流となりその下流
側に設けられている絞り流路部１３より流出する。

【００１０】以下、さらに詳細に各作用部の構成、作用
を説明する。先ずノズル８に至るまでの流れについて説
明すると、装置流入口３から流入するガス、水といった
流体ｆは、略Ｌ字形の第一屈曲路４を通って遮断弁部５
に送られる。そしてこの遮断弁部５を通過した後、貯留
部６に流入する。この貯留部６は整流部７に案内絞り部
７ｄを介して接続され、下流側でノズル８に接続するこ
ととなっている。即ち、広流路である貯留部６から、一
対の狭流路形成壁面８ｗ間に形成される狭流路であるノ
ズル８に、流路の厚み方向に均一な流速分布を備えた二
次元流として流体を整流して供給する役割を整流部７は
果たす。この整流部７は、半円弧形状に形成された湾曲
外周壁７ａとノズル８の流路方向に対して直角な渦発生
壁面部７ｂを備えた湾曲内周壁７ｃとに挟持された整流
空間Ｓを備えて構成されている。図示するように湾曲外
周壁７ａはノズル８の一方の壁面８ｗに滑らかに接続さ
れるとともに、前記整流空間Ｓを流れる流れの主流Ｌ１
がこの湾曲外周壁７ａに沿って流れるようになってい
る。一方、前述の整流空間Ｓ内で、前記湾曲内周壁７ｃ
側の渦発生壁面部７ｂに接する形で、停留渦Ｖが形成さ
れる（この渦が形成される空間を渦発生空間Ｓｖと呼
ぶ）。この停留渦Ｖは前述の主流Ｌ１に接しており、主
流Ｌ１に流路の厚み方向で流速の乱れが生じた場合に、
これを均一化する方向に働く。さて、上述のように貯留
部６と整流部７とは案内絞り部７ｄによって接続されて
おり、流れ横断方向の断面積で、この部位７ｄが比較的
狭く形成されている（即ち流れは一度絞られてから、主
流Ｌ１と停留渦Ｖに別れる）とともに、流れの主流Ｌ１
が前述の湾曲外周壁７ａに沿うように方向付けられるこ
ととなる。本側では、広流路である貯留部６から狭流路
であるノズル８への流れの方向は、９０°以上湾曲する
こととなる。これらの部位の主要関係寸法を示しておく
と、絞り部の幅／ノズル幅ｂ／ｗｏ＝２．０〜４．
０湾曲外周壁の半径／ノズル幅Ｒｆ／ｗｏ＝２．５〜
４．５である。

【００１１】次にノズル８の構成について説明する。ノ
ズル８は、その吸引部の幅ｗｉ，噴出部の幅ｗｏを有
し、それらの端縁部間が直線形状の一対の狭流路形成壁
面としての直線状内壁８ｗにより構成されるとともに、
一定の整流長さＮｌを有して構成されている。そして、
この整流長さＮｌを得るために、前述のように貯留部６
に対して突出部９が突出して形成されている。この突出
部９は突出部幅ＮＷ、突出部長さ( これは前述の整流長
さにほぼ等しい。）Ｎｌを有した方形の部材から形成さ
れている。前記突出部９におけるノズル８の吸引側端部
９Ｒは、円弧型形状が採用され、この円弧の半径として
ノズル入口円弧径ｒｎが採用されているのである。実際
の数値関係について述べると、ｗｉ／ｗｏ＝０．９〜１．２（図３に示す場合は、１．
０）ｒｎ／ｗｏ＝０．２５〜０．６２（図３に示す場合は、
０．３１）Ｎｌ／ｗｏ＝５．００〜６．８８（図３に示す場合は、
６．２５）ＮＷ／ｗｏ＝２．３０〜２．９４（図３に示す場合は、
２．６３）である。

【００１２】引き続いて、図２に基づいて流体振動形流
量計２の構成について説明する。この流体振動形流量計
２は、ノズル８、流路拡大部１２と、この流路拡大部１
２に滑らかに接続する絞り流路部１３を有して構成され
ている。このノズル８において、そのノズル噴出面１１
は流路方向に直交する。次に、流路拡大部１２について
説明すると、この流路拡大部１２は流路方向に一致する
流路の軸に対して対称な拡大流路内壁面１５を備えてお
り、この内壁面１５はノズル噴出面１１に接する主円弧
部１６と、これに接続する直線拡大壁部１７と、さらに
この直線拡大壁部１７に接続する副円弧部１８から構成
されている。そして、この副円弧部１８の後端部が前述
の絞り流路部１３に同様に円弧状の排出円弧部１９によ
り接続されているのである。さらにこの流路拡大部１２
における流路中央部には、噴出面より噴出する噴流の直
進を阻害するターゲット２０が設けられている。詳細寸
法については図面に示す。

【００１３】このターゲットの詳細構造を説明するとが
示されている。図示するように、このターゲットは、流
路の軸に対して対象に形成され、左右の上流側円弧部２
０ａ間に上流側凹部２０ｂを備えるとともに、さらに下
流側に凸で、ターゲットの側部を流路方向に沿ったもの
とする単一の円弧として形成される張出部２０ｃを備え
ている。即ち、この張出部２０ｃは、流量計の軸に中心
を有し、流路方向で下流側端部からその両側部（中心相
当位置）まで同一の円によって形成される形状を採って
いる。このターゲット２０は、微小流量域において、噴
流の流動方向の切り換えを安定して起こさせる効果を有
するとともに、張出部２０ｃを単一の円弧部で形成し、
流路の下手且つ流路横断方向で、従来採用されているタ
ーゲットに比較して張り出すこととなっているため、タ
ーゲット側壁部と絞り流路部との間での流れ制御が確実
となり、計測レンジの拡大にさらに寄与することとなっ
ている。

【００１４】ここで、主円弧部１６の第一半径をＲ、流
路方向における副円弧部１８の中心の噴出面からの離間
距離をＬ、流路横断方向における副円弧部１８の中心の
流路の軸心からの離間距離をｘ１、副円弧部１８の第二
半径をｒ、ターゲット２０の横幅をＴｗ，ターゲットの
縦幅ＴＬ、絞り流路部１３の幅をＰとすると、前記ｗ
ｏ、Ｒ、Ｌ、ｘ１、ｒ、Ｔｗ、ＴＬ、Ｐが、Ｒ／ｗｏ＝３．０〜４．７（図３に示す場合は、１０／
３）Ｌ／Ｒ＝１．５、ｘ１／Ｒ＝（√３）／２ｒ／Ｒ＝０．５Ｔｗ／ｗｏ＝１．５６〜２．００（図３に示す場合は、
５／３）ＴＬ／ｗｏ＝１．０〜１．５Ｐ／Ｒ＝１．２４〜１．６２（図３に示す場合は、１．
３６）の関係にある。従って、ノズル噴出面１１の中央位置
と、一対の副円弧部１８の中心とが正三角形をなすこと
となる。

【００１５】また、前述の排出円弧部１９の半径ｒ１は
Ｒ／３に等しく、流路拡大部１２の横断最大寸法は（１
＋√３）Ｒに設定されている。さらに、流路方向におけ
るターゲット２０の先端位置のノズル噴出面からの離間
距離をＴｌと、ターゲット２０と前述の排出円弧部１９
との離間距離Ｐｌは、主円弧部１６の半径である第一半
径Ｒと同一に形成されている。さらに、前述のノズル噴
出面１１から流体振動形流量計２の後端部の距離Ｚは、
Ｚ＝２．５９〜３．１４Ｒである。

【００１６】以下に、この整流部の構造を備えた流体振
動形流量計２の計測結果について説明する。先ず、流体
振動形流量計に許容される計測許容誤差について説明す
る。ガスメータの場合について説明すれば、このメータ
に許容される計測許容誤差（実際の流量と、計測器が検
出値として検出する値の誤差）は、流量０．１５〜０．
６ｍ³／ｈの範囲で±２．５％であり、流量０．６〜３
ｍ³／ｈの範囲で±１．５％である（図３、５、７、９
の外枠で示す。）。さらに、以下に示す実施例・実験例
においては、全て流量計の流量−器差特性の試験にあた
って、空気を対象とし、５ｍ³／ｈの流量域まで試験を
行う。この理由は、許容基準の上限流量値である３ｍ³
／ｈに対し、メタン等の別種のガスを計測する場合のレ
イノルズ数の変化を考慮するためである。

【００１７】図３に図１に示す整流部を備えた流量測定
装置の流量−器差特性を示した。低流量領域から大流量
域まで基準内に収まっており、良好な結果を得ている。
さらに、図６の○にこの流量測定装置の圧力損失の状況
を示した。図１０に示す図８構成の流量測定装置の結果
と比較して、これと遜色無い良好な結果が得られてい
る。又、図８に示す構成の流量測定装置の流量−器差特
性を図９に示した。

【００１８】〔別実施例〕同様な技術思想のもとに得ら
れた整流部を備えた流量測定装置の別実施例を図４に示
した。この例のものは、湾曲外周壁の形状及び湾曲内周
壁の形状は、上記のものとほぼ同じであるが、案内絞り
部が、ノズル内での流体の移流方向とは逆の図面上ほぼ
下部域から上部域にいたる比較的広幅の直線流路として
形成されているものである。この例の場合もまた、整流
空間においてその主流は円弧状の湾曲外周壁に沿って流
れる旋回流となり、その内部で湾曲内周壁に沿った位置
に停留渦が形成され、ノズルに流入する流れの厚み方向
の整流が良好に行われることとなる。図５に、この実施
例の流量−器差特性を、図６の●に流量測定装置の摩擦
損失を示した。前述の実施例と比較して摩擦損失は増大
しているものの、流量−器差特性は良好な結果を与えて
おり、良好な整流結果が得られていることがわかる。

【００１９】〔比較実験例〕これまでの実施例において
は、ノズルに流入する旋回流の主流内側に停留渦を形成
する場合（良好な結果を与える）を説明したが、比較実
験例として、整流部をほぼ平行な壁面間に形成され、渦
発生空間を備えない円弧状流路のみで形成した場合の結
果について説明する。図７に、この場合の流路形状と流
量−器差特性が示されている。他の形状寸法について
は、図１に示すものと同様である。結果、流量−器差特
性は基準内に収まっているものの、図３、図５の結果と
比較して低流量域での振れおよび大流量側での誤差増加
傾向が顕著となっている。従って、この構成が好ましく
無いことが判る。

【００２０】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構成に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願の整流部を備えた流量測定装置の構成を示
す図

【図２】整流部及び流体振動形流量計の詳細を示す図

【図３】流量測定装置の流量−器差特性を示す図

【図４】別実施例の流量測定装置の構成を示す図

【図５】別実施例の流量−器差特性を示す図

【図６】流量測定装置の摩擦損失状況を示す図

【図７】停留渦を形成しない場合の流量−器差特性を示
す図

【図８】提案されている整流部構造の構成を示す図

【図９】図８に示す流量測定装置の流量−器差特性を示
す図

【図１０】図８に示す流量測定装置の摩擦損失状況を示
す図

【符号の説明】

６広流路７整流部７ａ湾曲外周壁７ｂ渦発生壁面部７ｃ湾曲内周壁７ｄ案内絞り部８狭流路８ｗ狭流路形成壁面Ｌ１主流Ｓ整流空間Ｓｖ渦発生空間Ｖ停留渦

フロントページの続き (72)発明者本多敏神奈川県横浜市港北区日吉３丁目14番１号慶応義塾大学内 (72)発明者岡林誠大阪府大阪市中央区平野町四丁目１番２号大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者長沼徹郎東京都港区海岸一丁目５番20号東京瓦斯株式会社内 (72)発明者木村幸雄愛知県名古屋市熱田区桜田町19番18号東邦瓦斯株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】流体を広流路（６）から一対の狭流路形
成壁面（８ｗ）間に形成される狭流路（８）に、流路の
厚み方向に均一な流速分布を備えた二次元流に整流して
供給する整流部の構造であって、一方の前記狭流路形成壁面（８ｗ）に滑らかに接続さ
れ、且つ前記狭流路（８）に流入する流体の主流（Ｌ
１）が沿って流れる湾曲外周壁（７ａ）と、他方の前記
狭流路形成壁面（８ｗ）に接続され、且つ前記湾曲外周
壁（７ａ）とともに整流空間（Ｓ）を形成する湾曲内周
壁（７ｃ）とを備え、前記広流路（６）から前記整流空間（Ｓ）への流れを前
記湾曲外周壁（７ａ）に沿ったものとし、且つ前記広流
路（６）と前記整流空間（Ｓ）との間で流路を絞る案内
絞り部（７ｄ）を設け、前記湾曲内周壁（７ｃ）側の前
記整流空間（Ｓ）内に停留渦（Ｖ）を形成する渦発生空
間（Ｓｖ）を備えた整流部の構造。
【請求項２】前記湾曲外周壁（７ａ）が半円弧形状に
形成されるとともに、前記湾曲内周壁（７ｃ）が前記狭
流路（８）の流路方向に対して直角方向の渦発生壁面部
（７ｂ）を備えて構成され、前記広流路（６）から前記
狭流路（８）への流れの方向が、少なくとも９０°湾曲
して形成される請求項１記載の整流部の構造。
【請求項３】前記狭流路（８）が、流体振動形流量計
のノズルである請求項１もしくは２記載の整流部の構
造。