JPH07198432A

JPH07198432A - フルイディック型流量計

Info

Publication number: JPH07198432A
Application number: JP35083393A
Authority: JP
Inventors: Toshio Kawakubo; 俊夫川久保
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1993-12-29
Filing date: 1993-12-29
Publication date: 1995-08-01
Anticipated expiration: 2017-04-30
Also published as: JP3279790B2

Abstract

(57)【要約】【目的】簡単にガスの流れの有無を確認することがで
き、ガス漏れをも確実に検知するフルイディック型流量
計の提供。【構成】ケース本体１Ｂ内にガスを通過させ、ガスの
主流路の近傍に渦流を形成し、該渦流に基づいて主流路
の少なくとも一方の側部に周期的に側流を振動発生さ
せ、該振動の状態を検出することにより、ガスの流量を
測定するフルイディック型流量計において、ケース本体
１Ｂの少なくとも一部に設けられた透光壁部２０と、透
光壁部２０を通してケース本体内１Ｂに光を透光させる
透光手段と、ケース本体１Ｂ内に発生するガスの流速の
変動部分での光の状態変化に基づいて、ガス流の存在を
視覚的に検出する視覚検出手段と、ガス振動の状態の基
準状態からの逸脱を検出してケース本体１Ｂからのガス
の漏れを検知する漏れ検知手段とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はフルイディック型流量計
に関する。

【０００２】

【従来の技術】都市ガスやＬＰガスの流量を測定するガ
スメータや、ガソリンの流量を測定するガソリンメータ
などには、従来ケース本体内を仕切って設けた膜の移動
を検出して被計量流体の流量を検出していた。

【０００３】図５は従来の膜式ガスメータの構成を示す
正面図及び側面図であり、ケース本体１には被計量ガス
の入口部２と出口部３とが設けてあり、ケース本体１内
には布入りゴム材からなるダイヤフラム７で仕切られた
二つのガス計測室５、６が形成されている。入口部２か
らケース本体１内に流入したガスは、弁で二つのガス計
測室５、６に流入されるように切換制御され、一方のガ
ス計測室にガスが流入すると、他方のガス計測室に貯め
られていたガスが出口部３から流出する。

【０００４】このようにガスの供給圧によつて、ガスの
流入と流出とが繰り返され、その時のダイヤフラム７の
移動回数を検出機構８を介してカウンタ１０で計数し計
数値を表示させることにより、カウンタ１０の計数値を
確認してガス流量が計数される。また、従来の水道メー
タでは、ケース本体内を流通する水道水によって羽根車
を回転させ、その回転数によって水量を積算計量してい
る。

【０００５】しかし、従来のこの種の流量計は何れも計
量時に流体に圧力損失が生じ、構造的に複雑であり、組
み立ても煩雑で製造コストの面でも問題がある。これに
対して、ケース本体の軸芯方向の両端に、被計量流体の
入口部と出口部とが設けられ、入口部からケース本体内
に流入し、出口部から流出する流体に対して、ケース本
体内の主流路の近傍に渦流を形成し、該渦流に基づいて
流体の主流路の少なくとも一方の側部に周期的に側流を
振動発生させ、該振動の状態として例えば周波数を検出
することにより、前記流体の流量を測定するフルイディ
ック型流量計が、特開昭５８−１１８１３号公報や特開
昭５８−３０６２０号公報に開示されている。

【０００６】図６はこの種のフルイディック型流量計の
原理説明図であり、ケース本体１Ａの出口部３Ａの近傍
に、入口部２Ａから流入した流体の主流路を横方向から
交互に押して、渦流を発生させる反転部１１が設けてあ
り、この反転部１１により発生する渦流によって、主流
路は、側路ｓ１、ｓ２に交互に振動切換られて流体は出
口部３Ａに達する。この振動による周波数が流体の流量
に対応付けられるので、該周波数を図示せぬセンサで測
定することによって、流体の流量を測定することができ
る。

【０００７】このようなフルイディック型流量計による
と、羽根車やダイヤフラムが不要で構造が簡単になり、
流通抵抗も少なく感度のよい計量が可能で、可動部分が
殆どなく故障も発生しにくく、流体の圧力損失なしに流
体の流量を計量することができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】前述の従来のフルイデ
ィック型流量計では、ケース本体を透明材で形成して内
部を見れるようにしても、特に無色の都市ガス（天然ガ
ス）やＬＰガスを使用する場合には、現在これらのガス
が流れているか否かは判別できない。

【０００９】一方、ガスの計量がガスの振動や圧力変化
を電気的に検出して行うため、故障の発生時にその原因
が計量計本体にあるのか電気系の故障なのか、ガスの流
れが確認できないことと相俟ってその判定をすることが
難しいという問題がある。

【００１０】また、例えば水道メータでは、多少の水漏
れがあっても人体に直接の影響はないが、ガスを取り扱
う流量計の場合には、僅かのガス漏れでも人身に及ぼす
影響が大きく、中毒死を発生させたりガス爆発の二次災
害を誘起するおそれもあるので、ガスを扱うこの種の流
量計ではガス漏れが確実に検知可能であることが要求さ
れる。

【００１１】本発明は、前述したようなフルイディック
型流量計の現状に鑑みてなされたものであり、その目的
は、簡単にガスの流れの有無を確認することができ、ガ
ス漏れをも確実に検知することが可能なフルイディック
型流量計を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、ケース本体の軸芯方向の両端に、入口部と出口部と
が設けられ、前記入口部から前記ケース本体内に流入
し、前記出口部から流出する流体に対して、前記ケース
本体内の主流路の近傍に渦流を形成し、該渦流に基づい
て前記主流路の少なくとも一方の側部に周期的に側流を
振動発生させ、該振動の状態を検出することにより、前
記流体の流量を測定するフルイディック型流量計におい
て、前記ケース本体の少なくとも一部に設けられた透光
壁部と、該透光壁部を通して前記ケース本体内に光を透
光させる透光手段と、前記ケース本体内に発生する前記
流体の流速の変動部分での前記光の状態変化に基づい
て、前記流体の存在を視覚的に検出する視覚検出手段
と、前記振動の状態の基準状態からの逸脱を検出して前
記ケース本体からの前記流体の漏れを検知する漏れ検知
手段とを有することを特徴とする。

【００１３】請求項２に記載の発明は、前記主流路内に
一端を固定した吹流しをさらに有することを特徴とす
る。

【００１４】請求項３に記載の発明は、前記透光壁部に
対向する前記ケース本体の壁部に設けられ、前記透光壁
部から前記ケース本体内に透光される光を反射する反射
壁部をさらに有することを特徴とする。

【００１５】請求項４に記載の発明は、前記透光壁部及
び前記反射壁部がプラスチック材で形成されていること
を特徴とする。

【００１６】請求項５に記載の発明は、前記透光壁部及
び前記反射壁部の表面が、前記流体中の不純物の付着を
防止するように仕上げられていることを特徴とする。

【００１７】

【作用】本発明のフルイディック型流量計によると、ケ
ース本体の軸芯方向の両端に、入口部と出口部とが設け
られ、入口部からケース本体内に流入し、出口部から流
出する流体に対して、ケース本体内の主流路の近傍に渦
流が形成され、該渦流に基づいて主流路の少なくとも一
方の側部に周期的に側流が振動発生され、該振動の周波
数を検出することにより流体の流量の測定が行われる。

【００１８】この場合に本発明では、ケース本体の少な
くとも一部に設けられた透光壁部を通して、透光手段に
よってケース本体内に光が透光される。そして、このよ
うにしてケース本体内に透光された光は、ケース本体内
に発生する流体の流速の変動部分によって異なる屈折率
で屈折し、ケース本体内で光の状態変化が生じるので、
視覚検出手段によってこの光の状態変化を捉えることに
より流体の存在が視覚的に検出される。

【００１９】また、ケース本体から流体が漏れている
と、流体の振動の状態が基準状態から逸脱するので、漏
れ検知手段によって振動の状態の基準状態からの逸脱を
検出することにより、ケース本体からの流体の漏れが検
知される。

【００２０】

【実施例】以下、本発明をガス流量計に適用した実施例
を図１ないし図４を参照して説明する。図１は本発明の
第１の実施例の構成を示す平面図及び正面図、図２は本
発明の第１の実施例の要部の構成を示す説明図、図３は
本発明の第２の実施例の要部の構成を示す説明図、図４
は各実施例におけるガス密度と屈折率との関係を示す特
性図である。

【００２１】［第１の実施例］図１に示すように、本実
施例では、ケース本体１Ｂ内の入口部２Ｂの近傍に、細
いジェットノズルを備えたセットリングスペース１３が
設けてあり、該ジェットノズルからケース本体１Ｂ内の
振動室１４内にガスが吹き込まれるようにしてある。振
動室１４の出口部３Ｂの近傍に、ケース本体１Ｂの幅方
向に軸芯に直角に延長したガイド片１５が固定配設して
あり、ガイド片１５の両先端には、セットリングスペー
ス１３側に湾曲した湾曲部１５ａ、１５ｂがそれぞれ形
成されている。

【００２２】また、ガイド片１５の中心位置において、
セットリングスペース１３側に誘振子１６が、ケース本
体１Ｂに取り付けてあり、この誘振子１６の近傍には振
動室１４内で発生するガスの振動の周波数に伴う圧力の
変化を検出するセンサ１７が固定してある。

【００２３】そして、図示はしていないが、センサ１７
には、検出した圧力に基づいてガスの単位時間当たりの
流量を演算し、得られた流量を表示する流量測定回路が
接続してある。さらに、センサ１７には、検出したガス
圧力の変化が基準状態を逸脱していることを検出する
と、ケース本体１Ｂの漏れと判定して警報器を作動させ
る図示せぬ漏れ検知回路が接続してある。

【００２４】そして、ガイド片１５の中心位置の出口部
３Ｂ側には、ケース本体１Ｂ内にガスが流れていること
を検知する吹流しの一端が固定されている。ところで、
本実施例では、ケース本体１Ｂの上面は透明なプラスチ
ック板（アクリル系樹脂、スチロール系樹脂）で形成さ
れた透光壁部２０となっており、ケース本体１Ｂの内部
の底面上には、光の反射板２１が貼り付けてある。

【００２５】このような構成の本実施例の動作を説明す
る。一般に粘性のない縮まない流体の定常な流れでは、
一つの流線について、流速をｑ、圧力をｐ、密度をρ、
重力の加速度をｇ、或る水平面からの高さをｙ、ρ・ｇ
をγとして、〔数１〕のベルヌーイの式が成立する。

【００２６】

【数１】（γ／２ｇ）ｑ2 ＋ｐ＋γｙ＝ｃｏｎｓｔ

【００２７】このベルヌーイの式によると、流体の流速
成分、圧力成分及び位置成分の総和は一定であり、本実
施例においては、振動室１４内でガスの流速が増すと圧
力は低下し、流速が低下すると圧力は上昇することを示
している。一方、図４はガスの密度と光の屈折率との関
係を示す特性図であり、同図からガスの流速が低下して
圧力が上昇し密度が増加すると、光の屈折率が増加する
傾向にあることが知られる。

【００２８】ところで、本実施では入口部２Ｂからケー
ス本体１Ｂ内に流入するガスは、セットリングスペース
１３のジェットノズルから振動室１４内に流出される
が、このガスは主流路の途中に設けてある誘振子１６に
よって進行が阻止され、次いでガイド板１５に沿って例
えば湾曲部１５ａ方向に曲げられ、渦側流２５ａとなっ
て振動室１４の室壁に沿ってジェッノズル側に流れる。

【００２９】そして、ジェットノズルの近傍でジェット
ノズルから流出されるガス流にほぼ直角方向に力を及ぼ
し、該ガス流を湾曲部１５ｂ側に偏流させ、該ガス流は
ガイド片１５に沿って流れて湾曲部１５ｂでセッリング
スペース１３方向に向けられ、渦側流２５ｂとなって振
動室１４の室壁に沿ってジェットノズルの近傍に達す
る。そして、今度はジェットノズルから流出するガス流
を湾曲部１５ａ方向に偏流させ、前述したように渦側流
２５ａを発生させ、交互に渦側流２５ａ、２５ｂが振動
室１４内に形成される。

【００３０】このようにして、ジェットノズルから振動
室１４内に流出されるガス流は、渦側流２５ａ、２５ｂ
に振動的に交互に切換られ、この切換の周期がガス流量
に対応する。このために、Ａ点に配置したセンサ１７に
よってＡ点でのガス流の流れの変化による圧力の変化を
検出すると、渦側流２５ａ、２５ｂの切換周期が把握で
き、ケース本体１Ｂ内を流れるガスの流量が計量され
る。

【００３１】また、本実施例では、ガスの流れを検知す
るために、ケース本体１Ｂの透光壁部２０から、各種の
波長光が混合した白色光が入射されるが、図２に示すよ
うに、該白色光は透光壁部２０からケース本体１Ｂ内に
入射し反射板２１で反射される。

【００３２】前述したようにケース本体１Ｂ内には、ガ
スの流速の異なる部分Ｐ１、Ｐ２が存在し、Ｐ１での流
速がＰ２での流速よりも小さいとすると、Ｐ１でのガス
密度がＰ２でのガス密度よりも大きくなり、図４に示し
たように光の屈折率ｎが大きくなる。

【００３３】このために、透光壁部２０から入射した光
ｆ１〜ｆ３は、屈折率の異なるＰ１、Ｐ２部分の反射板
２１からは異なった反射角で反射され、入射光と反射光
とで干渉が生じると共に、密度変化を生じるガスが反射
板２１の面を流れ移動するために光の揺らぎが起こり、
きらきらとした光の流れを視覚的に捉えることができ
る。同時に本実施例では、ケース本体１Ｂ内のガス流の
存在を吹流し１８の揺れでも確認することができる。

【００３４】また、本実施例ではガス漏れが発生する
と、ケース本体１Ｂ内に生じるガス流の状態が大きく変
化するために、振動室１４で発生するガスの振動状態が
正常時から大きく変化し、センサ１７が検出する圧力値
が基準状態の値から逸脱するので、漏れ検知回路がこれ
を検知して警報が発せられる。

【００３５】このように第１の実施例では、ケース本体
１Ｂに設けた透光壁部２０から、ケース本体１Ｂ内に入
射する白色光が、ケース本体１Ｂを流れるガスの屈折率
の変化により揺らいで、きらきらした光の流れとして視
覚的に捉えられるので、この光の揺らぎの有無と、吹流
し１８の揺れによりケース本体１Ｂ内を流れるガスの有
無を確実に判定することが可能になる。

【００３６】また、第１の実施例では、ガス漏れが発生
しセンサ１７の検出値が基準状態の値から逸脱すると、
直ちに警報が発せられるので、ガス中毒の発生やガス爆
発などの二次災害を完全に防止することが可能になる。

【００３７】［第２の実施例］本実施例では、図３に示
すように、ケース本体１Ｂの内部の底面上の反射板２１
上に平行光線を送るフレネルレンズ２２が配置され、
このフレネルレンズ２２上にＳｉ系の低摩擦材２３がコ
ーティングされている。本実施例のその他の部分の構成
は、すでに説明した第１の実施例と同一である。

【００３８】本実施例では、フレネルレンズ２２の存在
で光の揺らぎをより明確に捉えることが可能になり、さ
らに低摩擦材２３があるために、ガス（天然ガス、ＬＰ
ガス）に含まれる硫黄などの油性不純物が、フレネルレ
ンズ２２上に付着して、反射率や透過率が低下すること
が防止される。

【００３９】このように第２の実施例によると、第１の
実施例で得られる効果に加えて、フレネルレンズ２２に
よってガス流の存在時の光の揺らぎをより明確にできる
と共に、フレネルレンズ２２上にガス中の油性不純物が
付着することを防止することにより、ガス流の存在をよ
り明確に判定することができる。

【００４０】なお、第１の実施例では、センサ１７によ
ってガス流の流れの変化による圧力変化を検出すること
により、渦側流２５ａ、２５ｂの切換周期を求める場合
を説明したが、ガスの流速を検出して渦側流２５ａ、２
５ｂの切換周期を求めることも可能である。

【００４１】第１の実施例において、流量測定用のセン
サとガス漏れ検知用のセンサとを別個に設けて、それぞ
れを最適な感度検出位置に配置することも可能である。
また、第２の実施例では、フレネルレンズ２２上に低摩
擦材２３をコーティングした場合を説明したが、アクリ
ル系樹脂などの硬化剤で表面を硬化させたり、テフロン
などの不活性材を表面にコーティングしても同様な効果
が得られる。

【００４２】

【発明の効果】本発明に係るフルイディック型流量計で
は、ケース本体の少なくとも一部に設けられた透光壁部
を通して、ケース本体内に光が透光され、ケース本体内
に透光された光が、ケース本体内に発生する流体の流速
の変動部分によって、異なる屈折率で屈折して光の状態
変化が生じ、この状態変化を視覚的に捉えることによ
り、流体流れの存在が視覚的に検出されるので、ケース
本体の外部から内部を視覚的に確認するだけで、簡単に
流体流れの有無を正確に確認でき、例えば流量計の異常
状態を迅速正確に検知でき、常に流体の流量の計量を精
度よく行うことが可能になる。また、ケース本体から流
体が漏れていると、流体に生じる振動状態の基準状態か
らの逸脱が検出されるので、ケース本体からの流体の漏
れが確実に検知可能で、漏れ事故を未然に防止して安全
な状態での流体の流量の計量が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の構成を示す平面及び正
面の説明図である。

【図２】本発明の第１の実施例の要部の構成を示す説明
図である。

【図３】本発明の第２の実施例の要部の構成を示す説明
図である。

【図４】図４は各実施例におけるガス密度と屈折率の関
係を示す特性図である。

【図５】従来の膜式ガスメータの構成を示す正面図及び
側面図である。

【符号の説明】

１Ｂケース本体２Ｂ入口部３Ｂ出口部１３セットリングスペース１４振動室１５ガイド片１６誘振子１７センサ１８吹流し２０透光壁部２１反射板２２フレネルレンズ２３低摩擦材

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成６年７月６日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図６】フルイディック型流量計の原理説明図である。

【符号の説明】１Ｂケース本体２Ｂ入口部３Ｂ出口部１３セットリングスペース１４振動室１５ガイド片１６誘振子１７センサ１８吹流し２０透光壁部２１反射板２２フレネルレンズ２３低摩擦材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ケース本体の軸芯方向の両端に、入口部
と出口部とが設けられ、前記入口部から前記ケース本体
内に流入し、前記出口部から流出する流体に対して、前
記ケース本体内の主流路の近傍に渦流を形成し、該渦流
に基づいて前記主流路の少なくとも一方の側部に周期的
に側流を振動発生させ、該振動の状態を検出することに
より、前記流体の流量を測定するフルイディック型流量
計において、前記ケース本体の少なくとも一部に設けられた透光壁部
と、該透光壁部を通して前記ケース本体内に光を透光させる
透光手段と、前記ケース本体内に発生する前記流体の流速の変動部分
での前記光の状態変化に基づいて、前記流体の存在を視
覚的に検出する視覚検出手段と、前記振動の状態の基準状態からの逸脱を検出して前記ケ
ース本体からの前記流体の漏れを検知する漏れ検知手段
とを有することを特徴とするフルイディック型流量計。
【請求項２】■前記主流路内に一端を固定した吹流しを
さらに有することを特徴とする請求項１記載のフルイデ
ィック型流量計。
【請求項３】前記透光壁部に対向する前記ケース本体
の壁部に設けられ、前記透光壁部から前記ケース本体内
に透光される光を反射する反射壁部をさらに有すること
を特徴とする請求項１記載のフルイディック型流量計。
【請求項４】前記透光壁部及び前記反射壁部がプラス
チック材で形成さ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型流量計。
【請求項５】前記透光壁部及び前記反射壁部の表面
が、前記流体中の不純物の付着を防止するように仕上げ
られていることを特徴とする請求項１または請求項４記
載のフルイディック型流量計。