JPH10132626A

JPH10132626A - 流体振動形流量計

Info

Publication number: JPH10132626A
Application number: JP28423696A
Authority: JP
Inventors: Minoru Kumagai; 稔熊谷
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 1996-10-25
Filing date: 1996-10-25
Publication date: 1998-05-22

Abstract

(57)【要約】【課題】開発に要する費用や時間等を低減することの
できる流体振動形流量計を提供することにある。【解決手段】ノズル縮流部２１１の半径をＲｎ、拡大
流路部２２１の半径をＲ、第２の縮流部２２３の半径を
Ｒ２、排出口部２２４の幅をＷｏ、排出口部２２４の上
流側の端部から中心線に沿って下流側に延在しＷｏの幅
の終点位置までの距離をΔＸ、ノズル助走部２１２の出
口から中心線に沿って下流側に延在しＷｏの幅の終点位
置までの距離をＸｔとした場合、Ｒｎ／Ｒ＝０．３５
７、Ｒ２／Ｒ＝０．３５７、Ｗｏ／Ｒ＝１．３５７、Ｘ
ｔ／Ｒ＝２．５〜４．０７、ΔＸ／Ｒ＝０．２１４〜
１．７８６の関係を有することを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、２次元流路のノ
ズル流路出口部付近の位置に生じる流体振動から流量を
検出する流体振動形流量計に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の流体振動形流量計としては、例
えば図１５に示すものが知られている。この図に示す流
体振動形流量計ＦＭは、カバー５で閉じられるハウジン
グ１内に一対のノズル部材２、２を設けることにより、
同ハウジング１内にノズル流路２１０を構成するととも
に、このノズル流路２１０の上流側及び下流側にぞれぞ
れ上流側流路２００及び下流側流路２２０を構成するよ
うになっている。下流側流路２２０には、ノズル流路２
１０の延長線上にターゲット３が設けられている。そし
て、ノズル流路２１０を通って噴出するガス（流体）が
ターゲット３に衝突することによって流体振動が生じ、
この流体振動に基づいて流量を検出する方式になってい
る。

【０００３】上記ハウジング１は、凹状に形成された矩
形状の溝１ａによって構成されている。そして、溝１ａ
の表面をカバー５で覆うことによって、上流側流路２０
０、ノズル流路２１０及び下流側流路２２０からなる２
次元流路を構成する。すなわち、上流側流路２００、ノ
ズル流路２１０及び下流側流路２２０は、深さ（厚さ方
向の寸法）が一定で、中心線Ｃを介して左右対称の２次
元流路によって連続的に形成されている。

【０００４】さらに、ハウジング１は、流入口１ｂ及び
流出口１ｃを介して他の流路につながるように構成され
ている。また、ハウジング１には、下流側流路２２０に
おけるノズル流路２１０の近傍に圧力取出し口４が２つ
設けられている。これらの圧力取出し口４は、ノズル流
路２１０から噴出する噴流の流体振動を検出するセンサ
ー（図示せず）に接続されている。

【０００５】また、ハウジング１には、カバー５を固定
するためのねじ穴１ｅが形成されているとともに、ノズ
ル部材２を固定するためのねじ穴（図示せず）が形成さ
れている。ねじ穴１ｅには、カバー５を固定するための
ボルト６がねじ込まれるようになっている。また、ノズ
ル部材２には、上記ボルト６の通る貫通孔２ａが形成さ
れているとともに、ノズル部材２をハウジング１に固定
するためのボルト７の貫通孔２ｂが形成されている。

【０００６】そして、流体振動形流量計ＦＭは、流体振
動の周波数と、ガス（流体）の流量あるいは流速が比例
関係にあることから、上記圧力取出し口４を介して圧力
センサにて流体振動の周波数を検出することによって、
流量を測定する構成となっている。なお、上記流体振動
形流量計ＦＭは、ＬＰガスの流量を測定するものであ
り、ＬＰガスの流体振動を測定することになる。ただ
し、上記構造の流体振動形流量計ＦＭにあっては、ＬＰ
ガス以外の他の気体や、液体の流量を測定することも可
能である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】そして、上述したよう
な流体振動形流量計ＦＭにおいては、測定範囲が広く、
かつ計測精度の優れたものを得ることが重要である。し
かし、測定範囲や計測精度がノズル流路２１０の幅Ｗや
長さＬｎ、ノズル流路２１０の出口からターゲット３ま
での距離Ｌｊ、下流側流路２２０の形状等の影響を受け
るため、実際に流体振動形流量計ＦＭを開発するにあた
っては、試作と実験を繰り返すことによって、上記ノズ
ル流路２１０の幅Ｗ、長さＬｎ等の寸法について最適な
ものを見出ださなければならない。このため、一つの流
体振動形流量計ＦＭを開発するためには、多くの費用や
時間等がかかるという問題があった。

【０００８】この発明は上述した問題を解消するために
なされたもので、開発に要する費用や時間等を低減する
ことのできる流体振動形流量計を提供するを目的として
いる。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に係る発明は、厚さ方向の寸法が一定に形
成され、かつ中心線を介して左右対称に形成された２次
元流路としての上流側流路、ノズル流路及び下流側流路
を有し、前記ノズル流路から下流側流路に噴出する噴流
の流体振動に基づいて流量を検出するように構成された
流体振動形流量計であって、前記ノズル流路は、前記上
流側流路に面し、円弧状に凸なる面で幅が狭まるように
形成されたノズル縮流部と、このノズル縮流部の下流側
に連続して形成された所定の幅のノズル助走部を有して
おり、前記下流側流路は、前記ノズル助走部の出口に対
して円弧状に凹なる面で幅が広がるように形成された拡
大流路部と、この拡大流路部の下流側に位置し、円弧状
に凹なる面で幅が狭まるように形成された第１の縮流部
と、この第１の縮流部の下流側に位置し、円弧状に凸な
る面で幅が狭まるように形成された第２の縮流部と、こ
の第２の縮流部の下流側に連続して形成された所定の幅
の排出口部を有しており、前記ノズル縮流部の半径をＲ
ｎ、拡大流路部の半径をＲ、第２の縮流部の半径をＲ
２、排出口部の幅をＷｏ、排出口部の上流側の端部から
中心線に沿って下流側に延在しＷｏの幅の終点位置まで
の距離をΔＸ、ノズル助走部の出口から中心線に沿って
下流側に延在しＷｏの幅の終点位置までの距離をＸｔと
した場合、Ｒｎ／Ｒ＝０．３５７、Ｒ２／Ｒ＝０．３５
７、Ｗｏ／Ｒ＝１．３５７、Ｘｔ／Ｒ＝２．５〜４．０
７、ΔＸ／Ｒ＝０．２１４〜１．７８６の関係を有する
ことを特徴としている。

【００１０】請求項２に係る発明は、前記ノズル縮流部
の半径をＲｎ、拡大流路部の半径をＲ、第１の縮流部の
半径をＲ１、第２の縮流部の半径をＲ２、第１の縮流部
の半径の中心点から前記中心線に垂線をおろし、その交
点からノズル助走部の出口までの距離をＸ、同交点から
第１の縮流部の半径の中心点までの距離をＹ、ノズル助
走部の幅をＷとした場合、Ｒ１／Ｒ＝０．５、Ｒ２／Ｒ
＝０．３５７、Ｘ／Ｒ＝１．４６４、Ｙ／Ｒ＝０．７
５、Ｒｎ／Ｒ＝０．３５７、Ｗ／Ｒ＝０．１０７１〜
０．２１４３の関係を有することを特徴としている。

【００１１】請求項３に係る発明は、前記ノズル縮流部
の半径をＲｎ、拡大流路部の半径をＲ、第１の縮流部の
半径をＲ１、第２の縮流部の半径をＲ２、排出口部の幅
をＷｏ、ノズル助走部の中心線に沿う方向の助走距離を
Ｌｎ、ノズル助走部の幅をＷ、厚さ方向の寸法をＨとし
た場合、Ｒｎ／Ｗ＝１．６６７〜３．３３３、Ｈ／Ｗ＝
１．６６７〜５．０、Ｒ／Ｗ＝４．６６７〜９．３３
３、Ｗｏ／Ｗ＝６．３３３〜１２．６６７、Ｒ１／Ｗ＝
２．３３３〜４．６６７、Ｒ２／Ｗ＝１．６６７〜３．
３３３、Ｌｎ／Ｗ＝０〜２０の関係を有することを特徴
としている。

【００１２】そして、請求項１に係る発明においては、
拡大流路部の半径Ｒを分母とし、他の各寸法Ｒｎ、Ｒ
２、Ｗｏ、Ｘｔ、ΔＸを分子とする無次元数をパラメー
タとして、このパラメータを一定の値に標準化すること
よって、測定範囲が広くかつ計測精度のよい流体振動形
流量計の素子を開発することができる。ただし、ノズル
幅Ｗが３ｍｍ以下のものに適用することが好ましい。

【００１３】請求項２に係る発明においては、拡流部の
半径Ｒを分母とし、他の各寸法Ｒ１、Ｒ２、Ｘ、Ｙ、Ｒ
ｎ、Ｗを分子とする無次元数をパラメータとして、この
パラメータを一定の値に標準化することよって、測定範
囲が広くかつ計測精度のよい素子を開発することができ
る。ただし、ノズル幅Ｗが３ｍｍ以下のものに適用する
ことが好ましい。

【００１４】請求項３に係る発明においては、ノズル助
走部の幅Ｗを分母とし、他の各寸法Ｒｎ、Ｈ、Ｒ、Ｗ
ｏ、Ｒ１、Ｒ２、Ｌｎを分子とする無次元数をパラメー
タとして、このパラメータを一定の値に標準化すること
よって、測定範囲が広くかつ計測精度のよい素子を開発
することができる。ただし、ノズル幅Ｗが３ｍｍ以下の
ものに適用することが好ましい。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施形態を図
１〜図１４（図５〜図１４は実験結果例）を参照して説
明する。ただし、図１５に示す従来例の構成要素と共通
する要素には同一の符号を付して説明を省略する。

【００１６】この実施の形態で示す流体振動形流量計Ｆ
Ｍは、厚さ方向の寸法が一定に形成され、かつ中心線を
介して左右対称に形成された２次元流路としての上流側
流路２００、ノズル流路２１０及び下流側流路２２０を
有し、前記ノズル流路２１０から下流側流路２２０に噴
出する噴流の流体振動に基づいて流量を検出するように
構成されたものである。

【００１７】ノズル流路２１０は、上流側流路２００に
面し、円弧状に凸なる面で幅が狭まるように形成された
ノズル縮流部２１１と、このノズル縮流部２１１の下流
側に連続して形成された所定の幅のノズル助走部２１２
を有している。

【００１８】下流側流路２２０は、ノズル助走部２１２
の出口に対して円弧状に凹なる面で幅が広がるように形
成された拡大流路部２２１と、この拡大流路部２２１の
下流側に位置し、円弧状に凹なる面で幅が狭まるように
形成された第１の縮流部２２２と、この第１の縮流部２
２２の下流側に位置し、円弧状に凸なる面で幅が狭まる
ように形成された第２の縮流部２２３と、この第２の縮
流部２２３の下流側に連続して形成された所定の幅の排
出口部２２４を有している。そして、拡大流路部２２１
と第１の縮流部２２２、あるいは第１の縮流部２２２と
第２の縮流部２２３は、平面を介して接続されている。
ただし、平面を介さずに直接接続するように構成しても
よい。

【００１９】また、ノズル縮流部２１１の半径をＲｎ、
拡大流路部２２１の半径をＲ、第１の縮流部２２２の半
径をＲ１、第２の縮流部２２３の半径をＲ２、第１の縮
流部２２２の半径の中心点から前記中心線に垂線をおろ
し、その交点からノズル助走部２１２の出口までの距離
をＸ、同交点から第１の縮流部２２２の半径の中心点ま
での距離をＹ、排出口部２２４の幅をＷｏ、排出口部２
２４の上流側の端部から中心線に沿って下流側に延在し
Ｗｏの幅の終点位置までの距離をΔＸ、ノズル助走部２
１２の出口から中心線に沿って下流側に延在しＷｏの幅
の終点位置までの距離をＸｔ、ノズル助走部２１２の中
心線に沿う方向の距離をＬｎ、ノズル助走部２１２の幅
をＷ、厚さ方向の寸法Ｈ（図示せず）として示す。

【００２０】さらに、図１〜図４にはターゲット３及び
圧力センサについて示していないが、これらのターゲッ
ト３及び圧力センサについても図１５に示すものと同様
にハウジング１に設けられている。そして、ノズル助走
部２１２の出口からターゲット３までの距離はＬｊにな
っている。

【００２１】また、ハウジング１の流出口１ｃの幅も排
出口部２２４の幅と同じ寸法Ｗｏに形成されている。

【００２２】そして、図１においては、Ｒｎ＝５ｍｍ、
Ｒ＝１４ｍｍ、Ｒ１＝７ｍｍ、Ｒ２＝５ｍｍ、Ｘ＝２
０．５ｍｍ、Ｙ＝１０．５ｍｍ、Ｗｏ＝１９ｍｍ、ΔＸ
＝２５ｍｍ、Ｘｔ＝５７ｍｍ、Ｌｎ＝３０ｍｍ、Ｗ＝
２．５ｍｍ、Ｈ＝７．５ｍｍ（Ｈの符号は図示せず）に
形成されたものが示されている。この寸法のものは、測
定範囲が広くかつ精度が良いものとして許容される。

【００２３】また、図２においては、Ｌｎ＝０ｍｍに形
成されたものが示されている。その他は図１に示すもの
と同一の寸法である。この寸法のものについても、測定
範囲が広くかつ精度が良いものとして許容される。

【００２４】さらに、図３においては、Ｌｎ＝３０ｍ
ｍ、ΔＸ＝３ｍｍ、Ｘｔ＝３５ｍｍに形成されたものが
示されている。その他は図１に示すものと同一の寸法で
ある。この寸法のものについても、測定範囲が広くかつ
計測精度が良いものとして許容される。

【００２５】さらにまた、図４においては、Ｌｎ＝０ｍ
ｍ、ΔＸ＝３ｍｍ、Ｘｔ＝３５ｍｍに形成されたものが
示されている。その他は図１に示すものと同一の寸法で
ある。この寸法のものについても、測定範囲が広くかつ
計測精度が良いものとして許容される。

【００２６】すなわち、Ｌｎ＝０〜３０ｍｍ、ΔＸ＝３
〜２５ｍｍ、Ｘｔ＝３５〜５７ｍｍに設定したものは、
測定範囲が広くかつ計測精度が良いものとして許容され
ている。また、Ｗ、Ｈについても、それぞれＷ＝１．５
〜３ｍｍ、Ｈ＝５〜７．５ｍｍの範囲のものは、測定範
囲が広くかつ精度が良いものとして許容される。

【００２７】また、Ｌｎ＝０〜３０ｍｍに設定すること
によって、測定範囲が広くかつ計測精度が良いものとな
ることは、後述する実験結果によって証明されている。
そして、好ましくはＬｎ＝３〜２０ｍｍに設定すること
がよい。

【００２８】ΔＸ＝３〜２５ｍｍに設定すると、測定範
囲が広くかつ計測精度が良くなるのは、ΔＸが３ｍｍ未
満であると、流れが安定しなくなり、流体振動が不安定
になるからであり、ΔＸが２５ｍｍを超えると、差圧が
大きくなるとともに大型となるからであるからである。
そして、好ましくは、ΔＸ＝２５ｍｍに設定することが
よい。

【００２９】Ｘｔ＝３５〜５７ｍｍに設定すると、測定
範囲が広くかつ計測精度が良くなるのは、Ｘｔが３５ｍ
ｍ未満であると、排出口部２２４における流動状態が不
安定となり、流体振動が安定しなくなるからである。Ｘ
ｔが５７ｍｍを超えると、圧力損失が増大するととも
に、素子の寸法が大きくなりすぎるからである。そし
て、好ましくは、Ｘｔ＝５７ｍｍに設定することがよ
い。

【００３０】Ｗ＝１．５〜３ｍｍに設定すると、測定範
囲が広くかつ計測精度が良くなるのは、Ｗが１．５ｍｍ
未満であると、圧力損失が大きくなりすぎるとともに噴
流が不安定になるからであり、Ｗが３ｍｍを超えると、
噴流の二次元化を保つことができなくなり、流体振動が
不安定になるからである。そして、好ましくは、Ｗ＝
２．５ｍｍに設定することがよい。

【００３１】Ｈ＝５〜７．５ｍｍに設定することによっ
て、測定範囲が広くかつ計測精度が良いものとなること
は、後述する実験結果によって証明されている。そし
て、好ましくは、最大流量Ｑ_MAXがＱ_MAx＝４ｍ³／ｈ
の時はＨ＝７．５ｍｍ、最大流量Ｑ_MAXがＱ_MAX＝２．
５ｍ³／ｈの時はＨ＝５ｍｍに設定することがよい。

【００３２】また、上記Ｒｎ、Ｒ、Ｒ１、Ｒ２、Ｘ、
Ｙ、Ｗｏも、次に示すような範囲内であれば、測定範囲
が広くかつ計測精度が良いものとして許容される。すな
わち、Ｒｎ＝４．８５〜５．１５ｍｍ、Ｒ＝１３．８〜
１４．２ｍｍ、Ｒ１＝６．８５〜７．１５ｍｍ、Ｒ２＝
４．８５〜５．１５ｍｍ、Ｘ＝２０．２〜２０．８ｍ
ｍ、Ｙ＝１０．２〜１０．８ｍｍ、Ｗｏ＝１８．８〜１
９．２ｍｍである。

【００３３】そして、Ｒｎ＝４．８５〜５．１５ｍｍ、
に設定すると、測定範囲が広くかつ計測精度が良くなる
のは、Ｒｎが４．８５ｍｍ未満であると、ノズル縮流部
２１１における縮流が激しくなり、入口部で縮流が起こ
ったり渦が発生するからであり、Ｒｎが５．１５ｍｍを
超えると、上流から流入するガスが直接ノズル入口部へ
流入するからである。そして、好ましくは、Ｒｎ＝５ｍ
ｍに設定することがよい。

【００３４】Ｒ＝１３．８〜１４．２ｍｍに設定する
と、測定範囲が広くかつ計測精度が良くなるのは、Ｒが
１３．８ｍｍ未満であると、ノズル出口部へもどる帰還
流がノズルより噴射される噴流と衝突する角度が鋭くな
るからであり、Ｒが１４．２ｍｍを超えると、帰還流の
ノズル出口へもどる流速が低下するからである。そし
て、好ましくは、Ｒ＝１４ｍｍに設定することがよい。

【００３５】Ｒ１＝６．８５〜７．１５ｍｍに設定する
と、測定範囲が広くかつ計測精度が良くなるのは、Ｒ１
が６．８５ｍｍ未満であると、噴流が下流側流路２２０
の底部に衝突した後、壁面に沿って上昇する流れに対し
流体抵抗となるからであり、Ｒ１が７．１５ｍｍを超え
ると、噴流が下流側流路２２０の底に衝突した後、排出
口部２２４の方へ流れる流量が大となるからである。そ
して、好ましくは、Ｒ１＝７ｍｍに設定することがよ
い。

【００３６】Ｒ２＝４．８５〜５．１５ｍｍに設定する
と、測定範囲が広くかつ計測精度が良くなるのは、Ｒ２
が４．８５ｍｍ未満であると、排出口部２２４へ流れる
流れに渦等が発生しやすくなり、流れが乱れるからであ
り、Ｒ２が５．１５ｍｍを超えると、排出口部２２４へ
流れる流体抵抗が小さくなるため、帰還流が低下するか
らである。そして、好ましくは、Ｒ２＝５ｍｍに設定す
ることがよい。

【００３７】Ｘ＝２０．２〜２０．８ｍｍに設定する
と、測定範囲が広くかつ計測精度が良くなるのは、Ｘが
２０．２ｍｍ未満であると、噴流がターゲットに衝突し
た後、下流側流路２２０の底部の排出口部２２４に近い
部分に衝突するため、排出口部２２４より流出するガス
流量が大となるからであり、Ｘが２０．８ｍｍを超える
と、下流側流路２２０の底部の角の位置に噴流が衝突す
るため、帰還流が大となるからである。そして、好まし
くは、Ｘ＝２０．５ｍｍに設定することがよい。

【００３８】Ｙ＝１０．２〜１０．８ｍｍに設定する
と、測定範囲が広くかつ計測精度が良くなるのは、Ｙが
１０．２ｍｍ未満であると、噴流がターゲットに衝突し
た後、下流側流路２２０の底部の角に近い位置に衝突す
るため帰還流が大となるからであり、Ｙが１０．８ｍｍ
を超えると、下流側流路２２０の底部の排出口部２２４
に近い位置に衝突するため、ほとんどのガスが排出口部
２２４から流出するからである。そして、好ましくは、
Ｙ＝１０．５ｍｍに設定することがよい。

【００３９】Ｗｏ＝１８．８〜１９．２ｍｍに設定する
と、測定範囲が広くかつ計測精度が良くなるのは、Ｗｏ
が１８．８ｍｍ未満であると、排出口部２２４の圧力損
失が大となるため流れが安定しなくなるとともに、排出
口部２２４に縮流に伴なう渦等の発生があるからであ
り、Ｗｏが１９．２ｍｍを超えると、排出口部２２４の
圧力損失が小さくなりすぎるため、排出口部２２４内の
流れが安定しなくなるからである。そして、好ましく
は、Ｗｏ＝１９ｍｍに設定することがよい。

【００４０】したがって、Ｒｎ＝４．８５〜５．１５ｍ
ｍ、Ｒ＝１３．８〜１４．２ｍｍ、Ｒ１＝６．８５〜
７．１５ｍｍ、Ｒ２＝４．８５〜５．１５ｍｍ、Ｘ＝２
０．２〜２０．８ｍｍ、Ｙ＝１０．２〜１０．８ｍｍ、
Ｗｏ＝１８．８〜１９．２ｍｍ、ΔＸ＝３〜２５ｍｍ、
Ｘｔ＝３５〜５７ｍｍ、Ｌｎ＝０〜３０ｍｍ、Ｗ＝１．
５〜３ｍｍ、Ｈ＝５〜７．５ｍｍのものは、測定範囲が
広くかつ計測精度が良いものとして許容される。

【００４１】そして、特に、拡大流路部２２１の半径Ｒ
を分母とし、他の各寸法Ｒｎ、Ｒ２、Ｗｏ、Ｘｔ、ΔＸ
を分子とする無次元数をパラメータとして設定する。そ
うすると、各パラメータは、Ｒｎ／Ｒ＝０．３４１５〜
０．３７３２、好ましくはＲｎ／Ｒ＝０．３５７、Ｒ２
／Ｒ＝０．３４１５〜０．３７３２、好ましくはＲ２／
Ｒ＝０．３５７、Ｗｏ／Ｒ＝１．３２３９〜１．３９１
３、好ましくはＷｏ／Ｒ＝１．３５７、Ｘｔ／Ｒ＝２．
４６４８〜４．１３０４、好ましくはＸｔ／Ｒ＝２．５
〜４．０７、ΔＸ／Ｒ＝０．２１１３〜１．８１１６、
好ましくはΔＸ／Ｒ＝０．２１４〜１．７８５となる。

【００４２】したがって、上記各パラメータの数値を用
いた設計を行なうことにより、測定範囲が広くかつ計測
精度のよい流体振動形流量計の素子を開発することがで
きる。

【００４３】また、拡大流路部２２１の半径Ｒを上記の
ように分母に選んだ理由は、拡大流路部２２１の半径が
下流側流路２２０の形状決定に重要な寸法であるからで
ある。

【００４４】さらに、上記各寸法Ｒｎ、Ｒ２、Ｗｏ、Ｘ
ｔ、ΔＸを分子に選んだ理由は、次の通りである。すな
わち、Ｒｎを選んだ理由は、ノズル入口部の縮流状態決
定に重要な因子となるからであり、Ｒ２を選んだ理由は
排出口部２２４からの流出流量決定に重要な要素であ
り、流体振動の安定性の決定に関するからであり、Ｗｏ
を選んだ理由は排出口部２２４の流動状態決定に関する
項目であり、流体振動の安定性に重要な要素となるから
であり、Ｘｔを選んだ理由は流体振動の安定性及び素子
の大きさを決定する寸法であるからであり、ΔＸを選ん
だ理由は排出口部２２４の流動状態の安定性に重要とな
るからである。

【００４５】特に、拡大流路部２２１の半径Ｒを分母と
し、他の各寸法Ｒ１、Ｒ２、Ｘ、Ｙ、Ｒｎ、Ｗを分子と
する無次元数をパラメータとして設定する。そうする
と、各パラメータは、Ｒ１／Ｒ＝０．４８２４〜０．５
１８１、好ましくはＲ１／Ｒ＝０．５、Ｒ２／Ｒ＝０．
３４１５〜０．３７３２、好ましくはＲ２／Ｒ＝０．３
５７、Ｘ／Ｒ＝１．４２２５〜１．５０７２、好ましく
はＸ／Ｒ＝１．４６、Ｙ／Ｒ＝０．７１８３〜０．７８
２６、好ましくはＹ／Ｒ＝０．７５、Ｒｎ／Ｒ＝０．３
４１５〜０．３７３２、好ましくはＲｎ／Ｒ＝０．３５
７、Ｗ／Ｒ＝０．１０５６〜０．２１７４、好ましくは
Ｗ／Ｒ＝０．１４３〜０．２１４となる。

【００４６】したがって、上記各パラメータの数値を用
いた設計を行なうことにより、測定範囲が広くかつ計測
精度のよい素子を開発することができる。

【００４７】また、拡大流路部２２１の半径Ｒを上記の
ように分母に選んだ理由は、拡大流路部２２１の半径が
下流側流路２２０の形状決定に重要な寸法であるからで
ある。

【００４８】さらに、上記各寸法Ｒ１、Ｒ２、Ｘ、Ｙ、
Ｒｎ、Ｗを分子に選んだ理由は、次の通りである。すな
わち、Ｒ１を選んだ理由は帰還流の流量決定に重要とな
るとともに、流体振動の安定性に関する項目であり、Ｒ
２を選んだ理由は排出口部２２４からの流出流量決定に
重要な要素であり、流体振動の安定性に関するからであ
り、Ｘを選んだ理由は帰還流量決定に重要であるＲ１を
決定する寸法であり、Ｙを選んだ理由は帰還流量決定に
関するＲ１を決定する項目であり、Ｒｎを選んだ理由は
ノズル入口部の縮流状態決定に重要な寸法であり、Ｗを
選んだ理由はノズルより噴射される噴流の二次元化に関
する重要因子であるからである。

【００４９】特に、ノズル助走部２１２の幅Ｗを分母と
し、他の各寸法Ｒｎ、Ｈ、Ｒ、Ｗｏ、Ｒ１、Ｒ２、Ｌｎ
を分子とする無次元数をパラメータとして設定する。そ
うすると、各パラメータは、Ｒｎ／Ｗ＝１．６１６７〜
３．４３３３、好ましくはＲｎ／Ｗ＝１．６６７〜２．
５、Ｈ／Ｗ＝１．６６７〜５．０、好ましくはＨ／Ｗ＝
１．６６７〜３．７５、Ｒ／Ｗ＝４．６〜９．４６７、
好ましくはＲ／Ｗ＝４．６６７〜７、Ｗｏ／Ｗ＝６．２
６６７〜１２．８、好ましくはＷｏ／Ｗ＝６．３３３〜
９．５、Ｒ１／Ｗ＝２．２８３〜４．７６６７、好まし
くはＲ１／Ｗ＝２．３３３〜３．５、Ｒ２／Ｗ＝１．６
１６７〜３．４３３３、好ましくはＲ２／Ｗ＝１．６６
７〜２．５、Ｌｎ／Ｗ＝０〜２０、好ましくはＬｎ／Ｗ
＝０〜１５となる。

【００５０】したがって、上記各パラメータの数値を用
いた設計を行なうことにより、測定範囲が広くかつ計測
精度のよい素子を開発することができる。

【００５１】また、ノズル助走部２１２の幅Ｗを分母に
選んだ理由は、噴流の二次元化を達成させる上で最重要
因子の一つであるからである。

【００５２】さらに、上記各寸法Ｒｎ、Ｈ、Ｒ、Ｗｏ、
Ｒ１、Ｒ２、Ｌｎを分子に選んだ理由は、次の通りであ
る。すなわち、Ｒｎを選んだ理由はノズル入口部の縮流
状態決定に重要な因子となるからであり、Ｈを選んだ理
由は二次元流路の決定に重要となる因子であるからであ
り、Ｒを選んだ理由は下流側流路２２０の決定に必要な
寸法であり、全寸法関係に関するからであり、Ｗｏを選
んだ理由は排出口部２２４の流動状態決定に関する項目
であるからであり、Ｒ１を選んだ理由は帰還流の流量決
定を左右する重要な寸法となるからであり、Ｒ２を選ん
だ理由は排出口部２２４から流出する流量決定に関する
からであり、Ｌｎを選んだ理由はノズル助走部２１２内
における流速分布を発達させるのに要する寸法を決定す
る項目であるからである。

【００５３】次に、図５〜図１４を参照して実験結果例
を説明する。これらの図は、実測によって得られたスト
ローハル数（ＳＴ）と、レイノルズ数（ＲＥ）の関係を
示したものである。ストローハル数（ＳＴ）が一定であ
る範囲が広いほど、流量を精度良く測定できる範囲が大
きくなる。ストローハル数（ＳＴ）及びレイノルズ数
（ＲＥ）を数式で表すと次の通りである。

【００５４】

【数１】Ｕはジエット流の平均流速［ｍ／ｓ］，ｆは流体振動周
波数［Ｈｚ］Ｄはノズル流路の相当直径［ｍ］ νはガスの運動粘度［ｍ²／ｓ］である図５に示すものは、Ｒｎ＝５ｍｍ、Ｒ＝１４ｍｍ、Ｒ１
＝７ｍｍ、Ｒ２＝５ｍｍ、Ｘ＝２０．５ｍｍ、Ｙ＝１
０．５ｍｍ、Ｗｏ＝１９ｍｍ、ΔＸ＝２５ｍｍ、Ｘｔ＝
５７ｍｍ、Ｌｎ＝０ｍｍ、Ｗ＝２．５ｍｍ、Ｈ＝５ｍ
ｍ、Ｌｊ＝１３．８ｍｍの素子で実験した結果である。
また、図において、Ｄｂは、素子の上流側に取付けるガ
ス供給路内に設置する半円柱の直径であり、１５ｍｍに
設定されている。また、図において、Ｒｅ１は、ストロ
ーハル数（ＳＴ）が一定である範囲の下限値を示すレイ
ノルズ数であり、Ｒｅ２は、同範囲の上限値を示すレイ
ノルズ数である。したがって、Ｒｅ１とＲｅ２との間隔
が広いほど、流量を計測精度良く測定できる範囲が大き
くなる。さらに、図において、Ｒｅｃは本形状の素子で
流量測定できる上限値を示すものである。

【００５５】そして、図５においては、Ｒｅ１とＲｅ２
との間隔が広く、流量を計測精度良く測定できる範囲が
大きいといえる。すなわち、図５の実験に用いた流体振
動形流量計は、測定範囲が広く、かつ計測精度の良いも
のである。

【００５６】図６に示すものは、図５に示すもの対し
て、Ｌｎのみを０ｍｍから１ｍｍに変更したもので実験
した結果である。この場合には、Ｒｅ１とＲｅ２との間
隔がさらに広がっており、計測精度良く測定できる範囲
がさらに大きくなっている。

【００５７】図７に示すものは、Ｌｎのみを３ｍｍに変
更している。この場合には、Ｒｅ１とＲｅ２との間隔が
さらに広がっており、計測精度良く測定できる範囲がさ
らに大きくなっている。

【００５８】そして、図８に示すものはＬｎ＝５ｍｍ、
図９に示すものはＬｎ＝１５ｍｍ、図１０に示すものは
Ｌｎ＝２０ｍｍ、図１１に示すものはＬｎ＝３０ｍｍで
実験した結果を示しており、いずれの図においても、Ｒ
ｅ１とＲｅ２との間隔が広く、計測精度良く測定できる
範囲が大きい結果になった。すなわち、Ｌｎ＝０〜３０
ｍｍの範囲で良好な流量計測が行なえることが明らかに
なった。

【００５９】また、図１２に示すものは、図５〜図１１
で示したものに対して、Ｗ＝２．５ｍｍ、Ｈ＝７．５ｍ
ｍ、Ｌｊ＝１４ｍｍ、Ｌｎ＝１５ｍｍに変更した素子で
実験した結果である。この場合にも、Ｒｅ１とＲｅ２と
の間隔が広く、計測精度良く測定できる範囲が大きくな
っている。

【００６０】さらに、図１３に示すものはＬｎ＝２０ｍ
ｍ、図１４に示すものはＬｎ＝３０ｍｍで実験した結果
を示しており、これらのいずれの図においても、Ｒｅ１
とＲｅ２との間隔が広く、計測精度良く測定できる範囲
が大きい結果になった。したがって、Ｈについては、Ｈ
＝５〜７．５ｍｍの範囲で良好な流量計測が行なえるこ
とが明らかになった。

【００６１】

【発明の効果】請求項１に係る発明においては、拡大流
路部の半径Ｒを分母とし、他の各寸法Ｒｎ、Ｒ２、Ｗ
ｏ、Ｘｔ、ΔＸを分子とする無次元数をパラメータとし
て、このパラメータを一定の値に標準化することよっ
て、測定範囲が広くかつ計測精度のよい流体振動形流量
計を開発することができる。ただし、ノズル幅Ｗが３ｍ
ｍ以下のものに適用することが好ましい。

【００６２】請求項２に係る発明においては、拡大流路
部の半径Ｒを分母とし、他の各寸法Ｒ１、Ｒ２、Ｘ、
Ｙ、Ｒｎ、Ｗを分子とする無次元数をパラメータとし
て、このパラメータを一定の値に標準化することよっ
て、測定範囲が広くかつ計測精度の良好な流体振動形流
量計を開発することができる。ただし、ノズル幅Ｗが３
ｍｍ以下のものに適用することが好ましい。

【００６３】請求項３に係る発明においては、ノズル助
走部の幅Ｗを分母とし、他の各寸法Ｒｎ、Ｈ、Ｒ、Ｗ
ｏ、Ｒ１、Ｒ２、Ｌｎを分子とする無次元数をパラメー
タとして、このパラメータを一定の値に標準化すること
よって、測定範囲が広くかつ計測精度の良好な流体振動
形流量計を開発することができる。ただし、ノズル幅Ｗ
が３ｍｍ以下のものに適用することが好ましい。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施の形態として示した流体振動
形流量計の要部平面図。

【図２】同流体振動形流量計の要部平面図。

【図３】同流体振動形流量計の要部平面図。

【図４】同流体振動形流量計の要部平面図。

【図５】同流体振動形流量計の実験結果を示す図。

【図６】同流体振動形流量計の実験結果を示す図。

【図７】同流体振動形流量計の実験結果を示す図。

【図８】同流体振動形流量計の実験結果を示す図。

【図９】同流体振動形流量計の実験結果を示す図。

【図１０】同流体振動形流量計の実験結果を示す図。

【図１１】同流体振動形流量計の実験結果を示す図。

【図１２】同流体振動形流量計の実験結果を示す図。

【図１３】同流体振動形流量計の実験結果を示す図。

【図１４】同流体振動形流量計の実験結果を示す図。

【図１５】従来例として示した流体振動形流量計の断面
図。

【符号の説明】

２ノズル部材２００上流側流路２１０ノズル流路２１１ノズル縮流部２１２ノズル助走部２２０下流側流路２２１拡大流路部２２２第１の縮流部２２３第２の縮流部２２４排出口部ＦＭ流体振動形流量計

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】厚さ方向の寸法が一定に形成され、かつ
中心線を介して左右対称に形成された２次元流路として
の上流側流路、ノズル流路及び下流側流路を有し、前記
ノズル流路から下流側流路に噴出する噴流の流体振動に
基づいて流量を検出するように構成された流体振動形流
量計であって、前記ノズル流路は、前記上流側流路に面し、円弧状に凸
なる面で幅が狭まるように形成されたノズル縮流部と、
このノズル縮流部の下流側に連続して形成された所定の
幅のノズル助走部を有しており、前記下流側流路は、前記ノズル助走部の出口に対して円
弧状に凹なる面で幅が広がるように形成された拡大流路
部と、この拡大流路部の下流側に位置し、円弧状に凹な
る面で幅が狭まるように形成された第１の縮流部と、こ
の第１の縮流部の下流側に位置し、円弧状に凸なる面で
幅が狭まるように形成された第２の縮流部と、この第２
の縮流部の下流側に連続して形成された所定の幅の排出
口部を有しており、前記ノズル縮流部の半径をＲｎ、拡大流路部の半径を
Ｒ、第２の縮流部の半径をＲ２、排出口部の幅をＷｏ、
排出口部の上流側の端部から中心線に沿って下流側に延
在しＷｏの幅の終点位置までの寸法をΔＸ、ノズル助走
部の出口から中心線に沿って下流側に延在しＷｏの幅の
終点位置までの寸法をＸｔとした場合、Ｒｎ／Ｒ＝０．３４１５〜０．３７３２Ｒ２／Ｒ＝０．３４１５〜０．３７３２Ｗｏ／Ｒ＝１．３２３９〜１．３９１３Ｘｔ／Ｒ＝２．４６４８〜４．１３０４ ΔＸ／Ｒ＝０．２１１３〜１．８１１６の関係を有することを特徴とする流体振動形流量計。
【請求項２】厚さ方向の寸法が一定に形成され、かつ
中心線を介して左右対称に形成された２次元流路として
の上流側流路、ノズル流路及び下流側流路を有し、前記
ノズル流路から下流側流路に噴出する噴流の流体振動に
基づいて流量を検出するように構成された流体振動形流
量計であって、前記ノズル流路は、前記上流側流路に面し、円弧状に凸
なる面で幅が狭まるように形成されたノズル縮流部と、
このノズル縮流部の下流側に連続して形成された所定の
幅のノズル助走部を有しており、前記下流側流路は、前記ノズル助走部の出口に対して円
弧状に凹なる面で幅が広がるように形成された拡大流路
部と、この拡大流路部の下流側に位置し、円弧状に凹な
る面で幅が狭まるように形成された第１の縮流部と、こ
の第１の縮流部の下流側に位置し、円弧状に凸なる面で
幅が狭まるように形成された第２の縮流部と、この第２
の縮流部の下流側に連続して形成された所定の幅の排出
口部を有しており、前記ノズル縮流部の半径をＲｎ、拡大流路部の半径を
Ｒ、第１の縮流部の半径をＲ１、第２の縮流部の半径を
Ｒ２、第１の縮流部の半径の中心点から前記中心線に垂
線をおろし、その交点からノズル助走部の出口までの寸
法をＸ、同交点から第１の縮流部の半径の中心点までの
寸法をＹ、ノズル助走部の幅をＷとした場合、Ｒ１／Ｒ＝０．４８２４〜０．５１８１Ｒ２／Ｒ＝０．３４１５〜０．３７３２Ｘ／Ｒ＝１．４２２５〜１．５０７２Ｙ／Ｒ＝０．７１８３〜０．７８２６Ｒｎ／Ｒ＝０．３４１５〜０．３７３２Ｗ／Ｒ＝０．１０５６〜０．２１７４の関係を有することを特徴とする流体振動形流量計。
【請求項３】厚さ方向の寸法が一定に形成され、かつ
中心線を介して左右対称に形成された２次元流路として
の上流側流路、ノズル流路及び下流側流路を有し、前記
ノズル流路から下流側流路に噴出する噴流の流体振動に
基づいて流量を検出するように構成された流体振動形流
量計であって、前記ノズル流路は、前記上流側流路に面し、円弧状に凸
なる面で幅が狭まるように形成されたノズル縮流部と、
このノズル縮流部の下流側に連続して形成された所定の
幅のノズル助走部を有しており、前記下流側流路は、前記ノズル助走部の出口に対して円
弧状に凹なる面で幅が広がるように形成された拡大流路
部と、この拡大流路部の下流側に位置し、円弧状に凹な
る面で幅が狭まるように形成された第１の縮流部と、こ
の第１の縮流部の下流側に位置し、円弧状に凸なる面で
幅が狭まるように形成された第２の縮流部と、この第２
の縮流部の下流側に連続して形成された所定の幅の排出
口部を有しており、前記ノズル縮流部の半径をＲｎ、拡大流路部の半径を
Ｒ、第１の縮流部の半径をＲ１、第２の縮流部の半径を
Ｒ２、排出口部の幅をＷｏ、ノズル助走部の中心線に沿
う方向の寸法をＬｎ、ノズル助走部の幅をＷ、厚さ方向
の寸法をＨとした場合、Ｒｎ／Ｗ＝１．６１６７〜３．４３３３Ｈ／Ｗ＝１．６６７〜５．０Ｒ／Ｗ＝４．６〜９．４６７Ｗｏ／Ｗ＝６．２６６７〜１２．８Ｒ１／Ｗ＝２．２８３〜４．７６６７Ｒ２／Ｗ＝１．６１６７〜３．４３３３Ｌｎ／Ｗ＝０〜２０の関係を有することを特徴とする流体振動形流量計。