JPH07239256A - フルイディック流量計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 上流側での圧力変動の影響を低減できるよう
にする。 【構成】 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１６を
通過して、第２の気体流路１５内のノズル２１に達す
る。ノズル２１の気体流路中には、仕切板（３５、）３
６によって、ノズル２１を通過する全気体のうち主に圧
力センサ３３、３４へ向かう部分を他の部分と分離して
通過させる流路が形成されている。この流路を通過する
ことによって、圧力センサ３３、３４へ向かう部分の流
速が安定する。ノズル２１から噴出された気体は、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、圧力センサ
３３、３４の出力に基づいて検出され、この周波数に基
づいて流量が計量される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガスメータ等に利用さ
れるフルイディック流量計に係り、特に上流側での圧力
変動の影響を低減させ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（以下、フルイディック発
振という。）を利用し、ノズルを通過した流体の流れる
方向の切り替わりの周波数（以下、発振周波数とい
う。）に基づいて流体の流量を計量するものである。

【０００３】ところで、ガスメータとして使用する流量
計では、流量計の下流側に接続された機器によって発生
するガス圧力の変動（脈動）が流量計の計量部や流量計
の上流側へ伝わらないように、流量計の出口部に、絞り
や、パンチングメタル（多数の孔を形成した金属板）、
焼結金属等の多孔質板や、ゴムチューブ等の緩衝流路を
設けたものが提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、流量計
をガスメータとして用いた場合には、近隣のガスメータ
の状態や近隣のガスの使用状況等によって、流量計の上
流側でも圧力変動が発生するが、従来は流量計の上流側
での圧力変動については考慮されていなかった。上流側
での圧力変動があるガスの流量をフルイディック流量計
によって計量した場合、上流側での圧力変動によってフ
ルイディック流量計の発振周波数が乱れ、例えば、フル
イディック流量計の発振周波数が上流側での圧力変動の
周波数またはその１／２の周波数に変化する場合があ
る。そのため、計量した流量の誤差が大きくなったり、
流量を計量できなくなったりするという問題点があっ
た。

【０００５】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、上流側での圧力変動の影響を低減で
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。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明のフルイディック
流量計は、流体を受け入れる入口部と、この入口部から
受け入れた流体を通過させて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設けら
れ、ノズルを通過した流体の流れる方向の切り替わりを
検出する検出手段と、ノズル内の流体流路中に設けら
れ、ノズルを通過して検出手段へ向かう流体の流速を安
定させるために、ノズルを通過する全流体のうち主に検
出手段へ向かう部分を他の部分と分離して通過させる流
路を形成する仕切板とを備えたものである。

【０００７】このフルイディック流量計では、仕切板に
よって、ノズル内に、ノズルを通過する全流体のうち主
に検出手段へ向かう部分を他の部分と分離して通過させ
る流路が形成され、この流路を通過することによって、
検出手段へ向かう流体の流速が安定する。これにより、
フルイディック流量計の上流側で圧力変動があっても、
フルイディック発振が安定する。

【０００８】

【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。

【０００９】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を閉塞可能な弁１７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の側壁を貫通して弁１７に接合されてい
る。そして、ソレノイド１８が消磁状態のときは弁１７
が開口部１６から離れ、開口部１６が開放された状態と
なり、ソレノイド１８が励磁状態のときはプランジャ１
９が突出して弁１７が開口部１６を閉塞するようになっ
ている。

【００１０】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２３、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２
１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２９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３１、３２
が形成されている。

【００１１】また、ノズル２１の噴出口の近傍には、ノ
ズル２１を通過した気体の流れる方向の切り替わりを検
出する検出手段としての圧力センサ３３、３４が配設さ
れている。

【００１２】また、本実施例では、ノズル２１の入口部
から噴出口までの気体流路中に、ノズル２１を通過して
圧力センサ３３、３４へ向かう気体の流速を安定させる
ために、ノズル２１を通過する全気体のうち主に圧力セ
ンサ３３、３４へ向かう部分を他の部分と分離して通過
させる流路を形成する２枚の仕切板３５、３６（ただ
し、仕切板３５は図１では図示していない。）が設けら
れている。この仕切板３５、３６は例えばアルミニウム
によって形成される。

【００１３】図２は図１のＡ−Ａ´線断面図、図３はノ
ズル２１および仕切板３５、３６を示す斜視図である。
図２に示すように、フルイディック流量計の本体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１
０ｂとで構成されている。本実施例では、圧力センサ３
３、３４は、本体１０内の空間において、上下方向の中
心よりも下側に配置されている。また、仕切板３５は、
上下方向の位置が圧力センサ３３、３４の上端部と略一
致するように配置され、仕切板３６は、上下方向の位置
が圧力センサ３３、３４の上下方向の中心部と略一致す
る位置に配置されている。そして、図３に示すように、
仕切板３５と仕切板３６の間、および仕切板３６と枠体
１０ａの底部の間に、それぞれ、ノズル２１を通過する
全気体のうち主に圧力センサ３３、３４へ向かう部分５
３を他の部分５４と分離して通過させる狭い流路５１、
５２が形成されている。

【００１４】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、各圧力センサ３３、
３４の出力を入力し、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、例えば各圧力センサ３
３、３４の出力を２値化してパルス化し、単位時間当た
りのパルス数をカウントして、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を励磁し、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。

【００１５】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。

【００１６】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１６
を通過して、第２の気体流路１５に入る。第２の気体流
路１５に入った気体は、整流部材２２を経て、ノズル２
１を通過し、噴流となってノズル２１より噴出される。
ノズル２１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２１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２
８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、圧力センサ３
３、３４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１８を励磁し、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。

【００１７】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。

【００１８】ところで、本実施例では、２枚の仕切板３
５、３６によって、ノズル２１内に、ノズル２１を通過
する全気体のうち主に圧力センサ３３、３４へ向かう部
分５３を他の部分５４と分離して通過させる流路５１、
５２が形成されている。この流路５１、５２を通過する
ことによって、圧力センサ３３、３４へ向かう部分５３
の流速が安定する。このことを図５を参照して詳しく説
明する。

【００１９】図５（ｃ）、（ｆ）には本実施例における
ノズル２１の気体流路を示し、図５（ａ）、（ｄ）には
本実施例との比較のために仕切板を設けない場合のノズ
ル２１の気体流路を示し、図５（ｂ）、（ｅ）には同じ
く本実施例との比較のためにノズル２１の気体流路中に
気体の流れる方向を整えるための５枚の仕切板６１を等
間隔で設けた場合のノズル２１の気体流路を示してい
る。また、これらの図において、破線は気体の流速を示
し、右側ほど流速が大きいことを表している。また、図
５（ａ）〜（ｃ）は圧力変動のない定常時の状態を示
し、図５（ｄ）〜（ｆ）はフルイディック流量計の上流
側で圧力変動がある状態を示している。

【００２０】まず、図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、
定常時には、本実施例でも比較例でも、流速は乱れてい
ない。なお、図５（ｃ）に示すように、本実施例では、
仕切板３５、３６のない部分５４に比べて、仕切板３
５、３６によって形成された流路５１、５２を通過して
圧力センサ３３、３４へ向かう部分５３の方が流速が大
きくなる。

【００２１】次に、フルイディック流量計の上流側で圧
力変動があるときは、図５（ｄ）に示すように仕切板を
設けない場合には、全体的に流速が乱れる。また、図５
（ｅ）に示すように等間隔で５枚の仕切板６１を設けた
場合には、仕切板を設けない場合に比べて流速の乱れは
少なくなるが、それでも圧力変動の影響は残り、フルイ
ディック発振が乱れる可能性がある。これらに対し、図
５（ｆ）に示すように、本実施例の場合には、仕切板３
５、３６のない部分５４では流速の乱れが大きいが、圧
力変動のエネルギはこの部分５４側に集中するため、仕
切板３５、３６によって形成された流路５１、５２を通
過して圧力センサ３３、３４へ向かう部分５３では流速
が安定し、噴流が乱れにくくなる。ノズル２１の上下方
向のうちの一部でも噴流が形成されていればフルイディ
ック発振が維持される。従って、本実施例によれば、フ
ルイディック流量計の上流側で気体の圧力変動がある場
合でも、仕切板３５、３６によって形成された流路５
１、５２を通過して圧力センサ３３、３４へ向かう部分
５３の噴流によってフルイディック発振が安定する。ま
た、本実施例によれば、圧力センサ３３、３４の検出出
力が大きくなるため、フルイディック流量計の上流側で
の気体の圧力変動が、圧力センサ３３、３４によるフル
イディック発振の検出結果に与える影響が少なくなる。
以上のことから、本実施例によれば、フルイディック流
量計の上流側で気体の圧力変動がある場合でも、正確な
流量の計量が可能となる。

【００２２】なお、本発明は上記実施例に限定されず、
例えば、仕切板は一枚でも良いし、３枚以上でも良い。

【００２３】また、圧力センサ３３、３４の代わりに、
圧力センサ３３の位置における圧力と圧力センサ３４の
位置における圧力との差圧を求める差圧センサを設けて
も良い。

【００２４】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。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように本発明のフルイディ
ック流量計によれば、仕切板によって、ノズル内に、ノ
ズルを通過する全流体のうち主に検出手段へ向かう部分
を他の部分と分離して通過させる流路が形成され、この
流路を通過することによって、検出手段へ向かう流体の
流速が安定するので、フルイディック流量計の上流側で
圧力変動があってもフルイディック発振が安定し、上流
側での圧力変動の影響を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】本発明の一実施例の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のＡ−Ａ´線断面図である。

【図３】図１におけるノズルおよび仕切板を示す斜視図
である。

【図４】本発明の一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。

【図５】本発明の一実施例のフルイディック流量計の作
用を説明するための説明図である。

【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 圧力センサ ３５、３６ 仕切板

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体を受け入れる入口部と、 この入口部から受け入れた流体を通過させて噴流を発生
   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設けられ、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検出手
   段と、 前記ノズル内の流体流路中に設けられ、前記ノズルを通
   過して前記検出手段へ向かう流体の流速を安定させるた
   めに、前記ノズルを通過する全流体のうち主に前記検出
   手段へ向かう部分を他の部分と分離して通過させる流路
   を形成する仕切板とを具備することを特徴とするフルイ
   ディック流量計。