JPH1038642A - 流量計測性能評価方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 測定が簡単であり、かつ流体振動形流量計素
子における性能を左右する原因を追究することができる
流量計測性能評価方法を提供するを課題としている。 【解決手段】 厚さ方向に直交する断面が一定の平面形
状に形成された２次元流路を有し、この２次元流路で、
ノズルより噴射される噴流がターゲットに衝突すること
により生じる流体振動から流量を検出する流体振動形流
量計素子ＦＭの性能を評価する流量計測性能評価方法で
あって、前記流体振動形流量計素子ＦＭ内における厚さ
方向の速度分布を測定することにより、流体振動形流量
計素子ＦＭの性能を評価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、ノズルより噴射
される噴流がターゲットに衝突することにより生じる流
体振動から流量を検出する流体振動形流量計素子の性能
を評価する流量計測性能評価方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の流量計測性能評価方法として
は、例えば計測自動制御学会論文集、Ｖｏｌ．２９、Ｎ
ｏ．５、５１２／５１９（１９９３）において示されて
いるように、基準となる所定の流量のガスを流量計素子
に流すとともに、同流量計素子で実際に流量を測定する
ことにより行っている。すなわち、計量基準としての湿
式ガスメータを用いて、流量計素子を流れる流量を正確
に求め、この基準となる流量と、流量計素子によって検
出した流量とを比較することによって、流量計素子の性
能を評価している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述したよう
な流量計測性能評価方法においては、流量計素子によっ
て流量を測定する上に、湿式ガスメータ等の基準ガスメ
ータを用いて基準となる流量を正確に測定する必要があ
るため測定が面倒であるという欠点があった。しかも、
このような測定方法では、流量計素子全体の性能を調べ
ることはできるが、流量計素子のどの部分に性能を左右
する原因があるのか分からないという問題があった。

【０００４】この発明は、上述した問題を解消するため
に考案されたもので、測定が簡単であり、かつ流量計素
子における性能を左右する原因を追究することができる
流量計測性能評価方法を提供することを課題としてい
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
に、請求項１に係る発明は、厚さ方向に直交する断面が
一定の平面形状に形成された２次元流路を有し、ノズル
より噴射される噴流において生じる流体振動から流量を
検出する流体振動形流量計素子の性能を評価する流量計
測性能評価方法であって、前記流体振動形流量計素子内
における厚さ方向の速度分布を測定することにより、流
体振動形流量計素子の性能を評価することを特徴として
いる。

【０００６】請求項２に係る発明は、厚さ方向に直交す
る断面が一定の平面形状に形成された２次元流路を有
し、この２次元流路は上流側流路、ノズル流路及び下流
側流路によって連続的に形成されており、前記下流側流
路にはノズル流路の延長線上にターゲットを有し、前記
ノズル流路の出口部における噴流の流体振動から流量を
検出するように構成された流体振動形流量計素子の性能
を評価する流量計測性能評価方法であって、前記ノズル
流路の入口部における厚さ方向の速度分布を測定するこ
とにより、流体振動形流量計素子の性能を評価すること
を特徴としている。

【０００７】請求項３に係る発明は、厚さ方向に直交す
る断面が一定の平面形状に形成された２次元流路を有
し、この２次元流路は上流側流路、ノズル流路及び下流
側流路によって連続的に形成されており、前記下流側流
路にはノズル流路の延長線上にターゲットを有し、前記
ノズル流路の出口部における噴流の流体振動から流量を
検出するように構成された流体振動形流量計素子の性能
を評価する流量計測性能評価方法であって、前記ノズル
流路の出口部における厚さ方向の速度分布を測定するこ
とにより、流体振動形流量計素子の性能を評価すること
を特徴としている。

【０００８】請求項４に係る発明は、厚さ方向に直交す
る断面が一定の平面形状に形成された２次元流路を有
し、この２次元流路は上流側流路、ノズル流路及び下流
側流路によって連続的に形成されており、前記下流側流
路にはノズル流路の延長線上にターゲットを有し、前記
ノズル流路の出口部における噴流の流体振動から流量を
検出するように構成された流体振動形流量計素子の性能
を評価する流量計測性能評価方法であって、前記ノズル
流路の入口部及び出口部における厚さ方向の速度分布を
測定することにより、流体振動形流量計素子の性能を評
価することを特徴としている。

【０００９】そして、請求項１に係る発明においては、
流体振動形流量計素子が２次元流路を前提とするもので
あるから、厚さ方向における速度分布がどの程度一様で
あるかによって、流量計測性能を評価することができ
る。すなわち、速度分布が一様であればあるほど、流体
振動形流量計素子内を流れる流体が２次元流路に近付く
ので、流量計測精度が高くなる。この計測性能の評価に
当たっては、流速を測定するだけであり、湿式ガスメー
タ等の基準ガスメータで基準となるガス流量を測定した
り、流体振動形流量計素子で実際に流量を測定したりす
る必要がないから、性能評価のための測定が極めて簡単
になる。

【００１０】しかも、速度分布を測定する位置によっ
て、流体振動形流量計素子のどの部分に流量計測の性能
低下の原因があるかが分かる。すなわち、流体振動形流
量計素子における計測性能を左右する原因を追究するこ
とができる。

【００１１】請求項２に係る発明においては、ノズル流
路の入口部における厚さ方向の速度分布を測定し、その
速度分布が一様であるか否かの測定結果より、ノズル流
路の入口部より上流側の上流側流路やガス供給路の形
状、寸法が良好か否かが分かる。すなわち、流体振動形
流量計素子における性能を左右する原因がノズル流路の
入口部より上流側にあることを究明することができる。
また、計測性能の評価に当たっては、速度分布を測定す
るだけであるから、性能評価のための測定が極めて簡単
である。

【００１２】請求項３に係る発明においては、ノズル流
路の出口部における厚さ方向の速度分布を測定し、その
速度分布が一様であるか否かの測定結果より、ノズル流
路の出口部より上流側のノズル流路や上流側流路やガス
供給路の形状、寸法が良好か否かが分かる。すなわち、
流体振動形流量計素子における性能を左右する原因がノ
ズル流路の出口部より上流側にあることを究明すること
ができる。また、計測性能の評価に当たっては、速度分
布を測定するだけであるから、性能評価のための測定が
極めて簡単である。

【００１３】請求項４に係る発明においては、ノズル流
路の入口部及び出口部の双方における厚さ方向の速度分
布を測定するから、各部の速度分布が一様であるか否か
の結果より、ノズル流路の入口部より上流側に性能を左
右する原因があるか、ノズル流路の出口部より上流側に
性能を左右する原因があるのかが分かる。そして、例え
ばノズル流路の入口部の速度分布が一様で、同ノズル流
路の出口部の速度分布が乱れていれば、計測性能を低下
させた原因がノズル流路の形状、寸法等にあることが分
かる。

【００１４】したがって、流体振動形流量計素子におけ
る流量計測性能を左右する原因を、より確実に究明する
ことができる。また、計測性能の評価に当たっては、速
度分布を測定するだけであるから、性能評価のための測
定が極めて簡単である。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態として
の流量計測性能評価装置を図１〜図３を参照して説明
し、この発明の実施形態としての流量計測性能評価方法
の第１の例を図４〜図１３に示した第１の実験例を用い
て説明し、この発明の実施形態としての流量計測性能評
価方法の第２の例を図１４〜図２０に示した第２の実験
例を用いて説明し、この発明の実施形態としての流量計
測性能評価方法の第３の例を図２１に示した第３の実験
例を用いて説明する。

【００１６】まず、図１〜図３を参照して流量計測性能
評価装置Ｅを説明する。この流量計測性能評価装置Ｅで
用いる流体振動形流量計素子ＦＭは、図２及び図３に示
すように、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２ａ、２ｂ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を構成している。

【００１７】下流側流路２２０の底面２２０ａには、ノ
ズル流路２１０の延長線上にターゲット３が設けられて
おり、前記ノズル流路２１０を通って噴出するガス（流
体）がターゲット３に当たることによって生じる流体振
動に基づいて流量を測定する構造になっている。

【００１８】上記ハウジング１は、凹状に形成された溝
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２００、ノズ
ル流路２１０及び下流側流路２２０からなる２次元流路
を構成する構造となっている。すなわち、上流側流路２
００、ノズル流路２１０及び下流側流路２２０は、溝１
ａの深さ方向（２次元流路の厚さ方向）に直交する断面
が一定に形成されている。そして、２次元流路は、上流
側流路２００、ノズル流路２１０及び下流側流路２２０
の各底面２００ａ、２１０ａ、２２０ａと、パッキン７
の表面７ａとの間の距離が一定に形成されている。

【００１９】なお、パッキン７を設けない場合、あるい
はパッキン７を各流路２００、２１０、２２０を避ける
形状に設けた場合には、上記２次元流路は上記各底面２
００ａ、２１０ａ、２２０ａと、カバー５の内側の面５
ａとの間の距離が一定に形成されたものとなる。

【００２０】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接続できるように構成さ
れている。また、ハウジング１には、下流側流路２２０
の底面２２０ａに、流体振動を検出するための圧力セン
サ４が２つ設置されている。これらの圧力センサ４は、
底面２２０ａから突出しないように設けられている。な
お、圧力センサ４の部分を圧力導入口とし、この圧力導
入口に各圧力センサを接続するように構成してもよい。

【００２１】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２ａ，２ｂ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２ａ，２ｂを固定するためのねじ穴に
は、カバー５の外側からノズル部材２ａ，２ｂに空けら
れた孔２ｃ，２ｄを通って挿入されるボルト（図示せ
ず）がねじ込まれるようになっている。

【００２２】一方、カバー５には、下流側流路２２０に
おけるノズル流路２１０の延長線上に貫通孔５ｂが空け
られている。この貫通孔５ｂは、各圧力センサ４よりノ
ズル流路２１０側に位置しており、後述するプローブ８
を挿入することが可能となる。また、パッキン７にも、
貫通孔５ｂと同位置に、同じ大きさの貫通孔７ｂが形成
されている。

【００２３】そして、流体振動形流量計素子ＦＭは、流
体振動の周波数と、ガスの流量あるいは流速が比例関係
にあることから、上記圧力センサ４を介して流体振動の
周波数を検出することによって、流量を測定する方式に
なっている。なお、上記流体振動形流量計素子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
動形流量計素子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。

【００２４】以上のように構成された流体振動形流量計
素子ＦＭの流量計測性能を評価する装置、すなわち流量
計測性能評価装置Ｅを図１に示す。

【００２５】この流量計測性能評価装置Ｅは、流体振動
形流量計素子ＦＭのカバー５に設けられた厚さ方向に延
びる貫通孔５ｂと、先端に速度センサ８ａを有し、貫通
孔５ｂに密接するように嵌合して、同貫通孔５ｂの軸方
向に移動可能に挿入されるプローブ８と、プローブ８と
貫通孔５ｂの嵌合点からの流体の漏れを防止するパッキ
ン８ｄと、流体振動形流量計素子ＦＭを支持する素子用
支持台９と、プローブ８を支持するプローブ用支持台１
０とを備えている。

【００２６】プローブ８は、基端側の部分がプローブサ
ポート８ｂになっており、このプローブサポート８ｂを
介して、後述するブラケット１０θａによって保持され
るようになっている。

【００２７】素子用支持台９は、基盤ステージＳ上に設
けられたものであり、Ｘ軸方向移動ステージ９ｘ、Ｙ軸
方向移動ステージ９ｙ及びＺ軸方向移動ステージ９ｚを
備えている。すなわち、素子用支持台９は、流体振動形
流量計素子ＦＭを、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各方向に移動
可能に構成されている。

【００２８】プローブ用支持台１０は、基盤ステージＳ
上に設けられたものであり、Ｘ軸方向移動ステージ１０
ｘ、Ｙ軸方向移動ステージ１０ｙ、Ｚ軸方向移動ステー
ジ１０ｚ及びＺ軸回りに回転可能なθ方向回転ステージ
１０θを備えている。すなわち、プローブ用支持台１０
は、プローブ８を、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各方向に移動
可能に構成されているとともに、Ｚ軸を中心にしてθ方
向に回転可能に構成されている。なお、θ方向回転ステ
ージ１０θに代えて、Ｙ軸回り回転ステージを設けても
よく、またθ方向回転ステージ１０θ及びＹ軸回り回転
ステージを共に設けてもよい。

【００２９】上記各Ｘ軸方向移動ステージ９ｘ、１０
ｘ、Ｙ軸方向移動ステージ９ｙ、１０ｙ、Ｚ軸方向移動
ステージ９ｚ、１０ｚは、０．０１ｍｍの精度で流体振
動形流量計素子ＦＭあるいはプローブ８を移動すること
が可能になっている。

【００３０】また、Ｚ軸方向移動ステージ９ｚには、流
体振動形流量計素子ＦＭを横向きで垂直に保持するブラ
ケット９ｚ１が設けられており、θ方向回転ステージ１
０θには、プローブ８のプローブサポート８ｂを保持す
るブラケット１０θａが設けられている。

【００３１】ところで、流体振動形流量計素子ＦＭに供
給する流体は、上述のように、ＬＰガスであるが、計測
性能評価をする上では空気を用いる。したがって、図１
に示すように、エアーコンプレッサＣから、レギュレー
タＲ、エアードライヤＤ、エアーフィルタＦｉ及び流量
制御装置Ｆｃを介して空気を流体振動形流量計素子ＦＭ
に供給するラインで構成されている。

【００３２】流量制御装置Ｆｃは、マスフローコントロ
ーラＦｃ１とストップバルブＦｃ２とを直列に接続し、
これら直列に接続したものをさらに４列に並列に接続し
たものである。したがって、開放するストップバルブＦ
ｃ２を選択することによって、流体振動形流量計素子Ｆ
Ｍに供給する流量を設定することが可能になっている。
また、各マスフローコントローラＦｃ１は、一定の質量
流量の空気を流体振動形流量計素子ＦＭに供給するよう
になっている。

【００３３】また、速度センサ８ａは、例えばタングス
テン線あるいは白金線によって構成されたものであり、
電流の供給によって加熱されるとともに、これに空気が
当たることによって冷却され、その際の抵抗変化を利用
して流速を検出するようになっている。

【００３４】この速度センサ８ａは、熱線風速計Ａｎに
接続されている。この熱線風速計Ａｎは、さらにＡＤコ
ンバータＡｄを介してコンピュータＣｏに接続されてお
り、このコンピュータＣｏには、プリンタＰが接続され
ている。

【００３５】なお、上記コンピュータＣｏは、上記各ス
テージ９ｘ、９ｙ、９ｚ、１０ｘ、１０ｙ、１０ｚ、１
０θを制御するようには構成されていないが、これらの
ステージ９ｘ、９ｙ、９ｚ、１０ｘ、１０ｙ、１０ｚ、
１０θを制御するように構成してもよい。すなわち、プ
ローブ８を流体振動形流量計素子ＦＭの貫通孔５ｂに挿
入し、原点を決めた後、装置をリセットするとともに、
同プローブ８を流体振動形流量計素子ＦＭ内における厚
さ方向に所定の間隔で移動させ、さらに各位置における
流速を、速度センサ８ａ、熱線風速計Ａｎ、ＡＤコンバ
ータＡｄを介して測定することを、コンピュータＣｏに
よって自動的に制御するように構成してもよい。

【００３６】上記のように構成された流量計測性能評価
装置Ｅにおいては、まず流体振動形流量計素子ＦＭを素
子用支持台９のブラケット９ｚ１に横向きで垂直に立て
て設置する。そして、プローブ８を貫通孔５ｂに挿入し
やすい位置に、流体振動形流量計素子ＦＭを各ステージ
９ｘ、９ｙ、９ｚを用いて移動する。

【００３７】次に、プローブ用支持台１０のブラケット
１０θａに設置されたプローブ８を、各ステージ１０
ｘ、１０ｙ、１０ｚ、１０θを使って移動し、同プロー
ブ８を流体振動形流量計素子ＦＭの貫通孔５ｂに挿入す
る。この際、素子用支持台９の各ステージ９ｘ、９ｙ、
９ｚを用いて、流体振動形流量計素子ＦＭの位置も調節
することによって、プローブ８が貫通孔５ｂに入りやす
くなる。そして、素子用支持台９の各ステージ９ｘ、９
ｙ、９ｚも、プローブ用支持台１０の各ステージ１０
ｘ、１０ｙ、１０ｚ、１０θも、０．０１ｍｍの精度で
移動することが可能であるから、貫通孔５ｂの直径が例
えば４ｍｍであると、プローブ８の直径が３．９９ｍｍ
であれば、プローブ８を貫通孔５ｂに挿入することが可
能である。

【００３８】すなわち、貫通孔５ｂとプローブ８との間
に０．０１ｍｍ程度のクリアランスがあれば、プローブ
８を貫通孔５ｂに挿入することができる。ただし、挿入
のしやすさを考慮すれば、プローブ８の直径を３．９０
ｍｍ程度にして、０．１ｍｍ程度のクリアランスを設け
ることが好ましい。そして、このような０．１ｍｍのク
リアランスであっても、貫通孔５ｂとプローブ８との隙
間から空気が漏れるのを防ぐことができるが、空気漏れ
防止用のパッキン８ｄにより完全に防止できる。

【００３９】次に、プローブ８をＸ軸方向に移動し、速
度センサ８ａが下流側流路２２０の底面２２０ａから例
えば０．５ｍｍの位置に達した時点で、同プローブ８の
移動を止める。そして、熱線風速計Ａｎにて流速を測定
し、その測定したアナログ信号をＡＤコンバータＡｄを
介してコンピュータＣｏに取り込む。以後、例えば０．
５ｍｍごとに速度センサ８ａの位置を底面２２０ａから
遠ざかる方向（Ｘ軸のプラス方向）に移動し、各点にお
ける流速を測定して、そのデータをコンピュータＣｏに
蓄える。

【００４０】以上により、下流側流路２２０における底
面２２０ａからパッキン７の表面７ａまでの間の各点の
流速が測定し終わったら、コンピュータＣｏからプリン
タＰに、たとえば図１５及び図１６のように整理された
データを出力する。そして、これらの図１５、１６か
ら、ノズル出口部における２次元流路の底面２２０ａか
らパッキン７の表面７ａまでの空間の速度分布が把握で
きる。

【００４１】流体振動形流量計素子ＦＭは２次元流路を
流体が流れるように構成したものであるから、厚さ方向
における速度分布が一様になればなるほど測定精度が良
好となる。この計測精度の評価に当たっては、流速を測
定するだけでよく、湿式ガスメータ等の基準ガスメータ
で基準となるガス流量を測定したり、流体振動形流量計
素子ＦＭでガス流量を実際に測定したりする必要がない
から、性能評価のための測定が極めて簡単になる。

【００４２】しかも、速度分布を測定する位置によっ
て、流体振動形流量計素子ＦＭのどの部分に計測性能低
下の原因があるかが分かる。例えば、この実施の形態の
場合には、ノズル流路２１０の出口部の速度分布を測定
しているから、ノズル流路２１０の上流側流路２００の
構造、ガス供給路の構造、ノズル流路２１０の構造、な
どに原因があることが分かる。実際の基準流量と流体振
動周波数の関係も検討することにより、下流側流路２２
０の構造、ターゲット３の構造等も検討できることとな
る。また、ノズル流路２１０の入口部分の速度分布を測
定した場合には、性能低下の原因がノズル流路２１０よ
り上流側の流路及びガス供給路の構造等に原因があるこ
とが分かる。

【００４３】また、プローブ８を、プローブ用支持台１
０によって、Ｘ、Ｙ、Ｚの各軸の方向に精度良く移動す
ることができるとともに、Ｚ軸を中心にして回転するこ
とができるから、プローブ８を流体振動形流量計素子Ｆ
Ｍの貫通孔５ｂに簡単に合わせて挿入することができ
る。したがって、プローブ８と貫通孔５ｂとの嵌合精度
を上げることができるから、貫通孔５ｂとプローブ８と
の隙間からの流体が漏れるのを防止することができる。
空気漏れは、漏れ防止用パッキン８ｄにより、完全に防
止できる。

【００４４】しかも、素子用支持台９によって、流体振
動形流量計素子ＦＭも、Ｘ、Ｙ、Ｚの各軸の方向に移動
することができるから、プローブ８のみをＸ、Ｙ、Ｚ方
向に移動する場合に比べて、プローブ８が貫通孔５ｂに
より入りやすくなる。したがって、プローブ８と貫通孔
５ｂとの嵌合精度をより高く設定することができる。

【００４５】また、各軸方向へのプローブ８と流体振動
形流量計素子ＦＭの相対的な移動距離を大きく取ること
ができ、広い範囲の測定が可能となる。

【００４６】さらに、コンピュータＣｏによってデータ
を蓄積し、速度分布が一目で確認できるように、プリン
タＰに出力することができるから、測定後のデータの解
析においても省力化を図ることができる。

【００４７】なお、コンピュータＣｏによって、プロー
ブ８の移動も制御するように構成すれば、流体振動形流
量計素子ＦＭの性能評価のための作業がさらに簡単にな
る。

【００４８】また、流量制御装置Ｆｃによって、一定の
質量流量を流体振動形流量計素子ＦＭに供給することが
できるから、外的な要因によって、流速が変化すること
が無い。したがって、速度分布による性能評価の信頼性
を向上させることができる。

【００４９】次に、この発明の実施形態としての流量計
測性能評価方法の第１の実施例を図４〜図１３に示した
第１の実験例を用いて説明する。この第１の実験例にお
いては、図４に示すように、貫通孔５ｂがノズル流路２
１０の入口部に設けられており、ノズル流路２１０の出
口部には貫通孔５ｂが設けられていない。さらに、ハウ
ジング１の流入口１ｂの部分にガスフィーダＧｆが設置
されている。このガスフィーダＧｆは、流量制御装置Ｆ
ｃに接続された円筒状のパイプＧｆ１と、このパイプＧ
ｆ１をハウジング１に固定するためのフランジＧｆ２と
を備えている。チャンバー部Ｇｆ７内は、上流側流路２
００と同じ厚さに形成された２次元流路になっている。

【００５０】また、パイプＧｆ１には、整流部材として
のハニカムＧｆ３と、断面円形状の流路を、チャンバー
部Ｇｆ７内の２次元流路に変換する縮流部材Ｇｆ４とが
設けられている。チャンバー部Ｇｆ７内には、パイプＧ
ｆ１の出口部からなめらかに拡大する２次元流路を構成
する拡大流部材Ｇｆ５と、ノズル流路２１０の延長線上
に位置する半円柱Ｇｆ６とが設けられている。なお、こ
の実験例においては、半円柱Ｇｆ６がある場合と無い場
合とで速度分布の比較を行っている。

【００５１】さらに、流体振動形流量計素子ＦＭの各部
の寸法は、ノズル流路２１０の幅Ｗが２．５ｍｍ、ノズ
ル流路２１０の長さＬｎが２０ｍｍ、２次元流路の高さ
Ｈ（図３参照）が７．５ｍｍ、ノズル流路２１０の出口
からターゲット３までの寸法Ｌｊが１４ｍｍである。ま
た、プローブ８は、ノズル流路２１０の入口部に設けら
れた貫通孔５ｂから、流体振動形流量計素子ＦＭ内に挿
入されるようになっており、速度センサ８ａは、ノズル
流路２１０の入口部で、ノズル部材２ａ，２ｂの上流側
の面２ｅとノズル流路２１０の交点に位置している。

【００５２】そして、流量Ｑ１＝０．１０２３ｍ^３／
ｈ、流量Ｑ２＝０．４１７９ｍ^３／ｈ、流量Ｑ３＝０．
５３６５ｍ^３／ｈ、流量Ｑ４＝１．０６５３ｍ^３／ｈの
空気を流量制御装置Ｆｃから流体振動形流量計素子ＦＭ
に供給し、半円柱Ｇｆ６がある場合と無い場合の速度分
布を測定する。流速は流体振動形流量形素子の厚さ方向
である、Ｚ軸方向に沿って、上流側流路２００の底面２
００ａより０．５ｍｍの位置から０．５ｍｍおきに、パ
ッキン７の表面７ａの０．５ｍｍ手前の位置まで測定す
る。

【００５３】以上の測定方法で測定した結果を図５〜図
１２に示す。

【００５４】ただし、第１の実験例〜第４の実験例にお
ける信頼性を高めるために、図１３に示す実験をあらか
じめ実行した。すなわち、図１３は、基準ガス流量Ｑを
マスフローコントローラで測定するとともに、圧力セン
サ４、４を介して、流体振動形流量計素子ＦＭにおける
流体振動の周波数Ｆを測定した実験結果である。この実
験結果から、半円柱Ｇｆ６がある場合は、半円柱Ｇｆ６
が無い場合に比べて、直線性がよく、計測精度が高いこ
とがわかる。そして、半円柱Ｇｆ６が無い場合には、流
量Ｑが０．３ｍ^３／ｈ〜０．８ｍ^３／ｈの範囲におい
て、データが直線から逸れても計測精度が低下している
ことがわかる。

【００５５】したがって、上述した流量Ｑ２及びＱ３
は、データが直線から逸れる部分を選定したものであ
り、流量Ｑ１は、データが直線から逸れる部分より低流
量側の部分を選定したものであり、流量Ｑ４は、データ
が直線から逸れる部分より高流量側の部分を選定したも
のである。

【００５６】次に、図５〜図１２の実験結果を説明す
る。これらの図より、半円柱Ｇｆ６が設置された場合
は、半円柱Ｇｆ６が無い場合に比べて、速度分布が一様
になることがわかる。すなわち、半円柱Ｇｆ６を設置し
た場合には、流体振動形流量計素子ＦＭにおいて、流体
振動を安定させ、計測精度を向上させるために絶対必要
とされる２次元噴流が得られることが分る。これは、上
流から流入するガスが半円柱Ｇｆ６により二方向へ分流
した後、ノズル入口部で左右両方からの流れを衝突させ
る様に再度合流することにより、流速分布が一様となる
ことによる。したがって、半円柱Ｇｆ６を取付けること
によって、流体振動形流量計素子ＦＭにおける流量計測
性能が向上したと評価することができる。

【００５７】また、この評価は、図１３に示した実験結
果と一致する。したがって、速度分布を調べることによ
って、流体振動形流量計素子ＦＭの計測性能を正確に評
価することができることが分かる。

【００５８】さらに、ノズル流路２１０の入口部におけ
る底面２００ａからパッキン７の表面７ａまでの空間の
速度分布を測定し、その速度分布が一様であるか否かの
結果によって、ノズル流路２１０の入口部より上流側の
上流側流路２００やガスフィーダＧｆ（ガス供給路）の
形状、寸法の良否が分かる。このため、速度分布が一様
でない時は、上流側流路２００やガスフィーダＧｆの形
状、寸法を再度検討して改良し、再度速度分布を測定す
ることによって、改善の有無を判断することができる。

【００５９】また、計測性能の評価に当たっては、速度
分布を測定するだけであるから、性能評価における省力
化を図ることができる。ただし、最終的には、図１３に
示すように、流量と流体振動周波数との関係を実際に測
定して、形状、寸法を決定することが好ましい。

【００６０】次に、この発明の実施形態としの流量計測
性能評価方法の第２の実施例を図１４〜図２０に示す第
２の実験例を用いて説明する。ただし、この第２の実験
例が第１の実験例と異なる点は、貫通孔５ｂがノズル流
路２１０の出口部に設けられ、ノズル流路２１０の入口
部には設けられていない点、及び流量Ｑ２＝０．４１７
９ｍ^３／ｈでの測定を行っていない点である。なお、図
１３に示す実験結果はこの第２の実験例に対応する実験
結果でもある。

【００６１】流速は、流体振動形流量計素子の厚さ方向
であるＺ軸方向に沿って、下流側流路２２０の底面２２
０ａより０．５ｍｍの位置から０．５ｍｍおきに、パッ
キン７の表面７ａの０．５ｍｍ手前の位置まで測定す
る。速度センサ８ａは、ノズル流路２１０の出口から下
流側に１ｍｍの位置を厚さ（Ｚ軸）方向へ移動する。

【００６２】以上の条件で実験を行った結果を図１５〜
図２０に示す。これらの図より、半円柱Ｇｆ６が取付け
られている場合は、半円柱Ｇｆ６が無い場合に比べて、
速度分布が一様になることがわかる。すなわち、半円柱
Ｇｆ６を設けた場合には、流体振動形流量計素子ＦＭに
おいて、流体振動を安定させ、計測精度を向上させるた
めに絶対必要とされる２次元噴流が得られていることが
分る。したがって、半円柱Ｇｆ６を設けることによっ
て、流体振動形流量計素子ＦＭにおける流量計測性能が
向上したと評価することができる。このことは、上流側
から供給され流入するガスが、半円柱Ｇｆ６により二方
向に分流されて流体振動形流量計素子ＦＭ内に流入し、
ノズル部材の上端２ｅに衝突した後ノズル入口部へ向け
て左右両方から衝突する様に合流してノズルへ流入する
ため、速度分布の一様化が図られ、さらにノズル流路２
１０にて噴流の二次元化が増進されることになる。

【００６３】また、この評価は、図１３に示した実験結
果と一致する。したがって、速度分布を検査することに
よって、流体振動形流量計素子ＦＭの計測性能を正確に
評価することができることが分かる。

【００６４】さらに、速度分布が一様であるか否かの結
果によって、ノズル流路２１０の出口部より上流側のノ
ズル流路２１０や上流側流路２００やガスフィーダＧｆ
の形状、寸法の良否が分かる。すなわち、速度分布が一
様でない時は、ノズル流路２１０や上流側流路２００や
ガスフィーダＧｆの形状、寸法を再検討して改造し、再
度速度分布を測定することによって、改善の有無を判断
することができる。

【００６５】またさらに、上記速度分布が一様であるこ
とを確認した場合には、図１３に示すように、流量と流
体振動周波数との関係を実際に測定し、この測定結果も
良好であれば、ノズル流路２１０の出口部から下流側の
全領域の形状、寸法が良好であると判断することができ
る。

【００６６】一方、上記速度分布は一様であるが、流量
と流体振動周波数との測定結果が良好でない場合には、
ノズル流路２１０の出口部より下流側に、計測性能低下
を来す原因があると判断することができる。このため、
ノズル流路２１０の出口部より下流側の下流側流路２２
０やターゲット３の形状、寸法、位置等に的を絞って改
善を行うことができる。したがって、短期間で簡単に計
測性能の向上を図ることができる。

【００６７】次に、この発明の実施形態としての流量計
測性能評価方法の第３の実施例を図２１に示した第３の
実験例を用いて説明する。この第３の実験例が第１の実
験例及び第２の実験例と異なる点は、貫通孔５ｂがノズ
ル流路２１０の入口部及び出口部の双方に設けられてい
る点である。

【００６８】したがって、この第３の実験例において
は、図５〜図１３、及び図１５〜図２０までの測定結果
をすべて得ることができる。

【００６９】そして、ノズル流路２１０の入口部及び出
口部の各部における厚さ方向の速度分布を測定している
から、これらの各部の速度分布が一様であるか否かの結
果より、ノズル流路２１０の入口部より上流側に性能を
左右する原因があるのか、ノズル流路２１０の出口部よ
り上流側に性能を左右する原因があるのかが分かる。そ
して、例えばノズル流路２１０の入口部の速度分布が一
様で、同ノズル流路２１０の出口部の速度分布に乱れが
あれば、計測性能を低下させる原因がノズル流路２１０
の形状、寸法等にあることが分かる。

【００７０】したがって、流体振動形流量計素子ＦＭに
おける計測性能を左右する原因が、より確実に究明でき
る。また、計測性能の評価に当たっては、速度分布を測
定するだけであるから、性能評価のための測定が極めて
簡単である。ただし、最終的には、図１３に示すよう
に、流量と流体振動周波数との関係を実際に測定して、
形状、寸法を決定することが好ましい。

【００７１】また、第２の実験例と同様の方法によっ
て、ノズル流路２１０の出口部より下流側の性能を評価
するようにしてもよい。

【００７２】

【発明の効果】請求項１に係る発明においては、流体振
動形流量計素子が２次元流路を前提とするものであるか
ら、厚さ方向における速度分布がどの程度一様であるか
によって、計測性能を評価することができる。すなわ
ち、速度分布が一様であればあるほど、流体振動形流量
計素子内を流れる流体が２次元流に近付くので、計測精
度が高くなる。そして、この計測性能の評価に当たって
は、流速を測定するだけであり、湿式ガスメータ等の基
準ガスメータで基準となるガス流量を測定したり、流体
振動形流量計素子で実際に流量を測定したりする必要が
ないから、性能評価のための測定が極めて簡単になる。

【００７３】しかも、速度分布を測定する位置によっ
て、流体振動形流量計素子のどの部分に計測性能低下の
原因があるかが分かる。すなわち、流体振動形流量計素
子における性能を左右する原因を追究することができ
る。

【００７４】請求項２に係る発明においては、ノズル流
路の入口部における厚さ方向の速度分布を測定し、その
速度分布が一様であるか否かの結果より、ノズル流路の
入口部より上流側の上流側流路やガス供給路の形状、寸
法が良好か否かを判定できる。すなわち、流体振動形流
量計素子における性能を左右する原因がノズル流路の入
口部より上流側にあることを究明することができる。ま
た、計測性能の評価に当たっては、速度分布を測定する
だけであるから、性能評価の測定が極めて簡単である。

【００７５】請求項３に係る発明においては、ノズル流
路の出口部における厚さ方向の速度分布を測定し、その
速度分布が一様であるか否かの結果より、ノズル流路の
出口部より上流側のノズル流路や上流側流路やガス供給
路の形状、寸法が良好か否かが分かる。すなわち、流体
振動形流量計素子における性能を左右する原因がノズル
流路の出口部より上流側にあることを究明することがで
きる。また、計測性能の評価に当たっては、速度分布を
測定するだけであるから、性能評価のための測定が極め
て簡単である。

【００７６】請求項４に係る発明においては、ノズル流
路の入口部及び出口部の双方における厚さ方向の速度分
布を測定するから、これらの各部の速度分布が一様であ
るか否かの結果より、ノズル流路の入口部より上流側に
性能を左右する原因があるか、ノズル流路の出口部より
上流側に性能を左右する原因があるかが分かる。そし
て、例えばノズル流路の入口部の速度分布が一様で、同
ノズル流路の出口部の速度分布が乱れていれば、計測性
能を低下させた原因がノズル流路の形状、寸法等にある
ことが。判明する。

【００７７】したがって、流体振動形流量計素子におけ
る性能を左右する原因を、より確実に究明することがで
きる。また、計測性能の評価に当たっては、速度分布を
測定するだけであるから、性能評価のための測定が極め
て簡単である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施形態としての流量計測性能評価
装置を示すブロック図。

【図２】同流量計測性能評価装置で性能評価する流体振
動形流量計素子を示す断面図。

【図３】同流量計測性能評価装置で性能評価する流体振
動形流量計素子の断面図であって、図２のIII −III 線
に沿う断面図。

【図４】この発明の実施形態としての流量計測性能評価
方法の第１の実施例を示す図であり、第１の実験例で用
いる流体振動形流量計素子を示す断面図。

【図５】同流量計測性能評価方法を示す第１の実験例の
測定結果を示す図。

【図６】同流量計測性能評価方法を示す第１の実験例の
測定結果を示す図。

【図７】同流量計測性能評価方法を示す第１の実験例の
測定結果を示す図。

【図８】同流量計測性能評価方法を示す第１の実験例の
測定結果を示す図。

【図９】同流量計測性能評価方法を示す第１の実験例の
測定結果を示す図。

【図１０】同流量計測性能評価方法を示す第１の実験例
の測定結果を示す図。

【図１１】同流量計測性能評価方法を示す第１の実験例
の測定結果を示す図。

【図１２】同流量計測性能評価方法を示す第１の実験例
の測定結果を示す図。

【図１３】同流量計測性能評価方法を示す第１の実験例
の測定結果を示す図。

【図１４】この発明の実施形態としての流量計測性能評
価方法の第２の実施例を示す図であり、第２の実験例で
用いる流体振動形流量計素子を示す断面図。

【図１５】同流量計測性能評価方法を示す第２の実験例
の測定結果を示す図。

【図１６】同流量計測性能評価方法を示す第２の実験例
の測定結果を示す図。

【図１７】同流量計測性能評価方法を示す第２の実験例
の測定結果を示す図。

【図１８】同流量計測性能評価方法を示す第２の実験例
の測定結果を示す図。

【図１９】同流量計測性能評価方法を示す第２の実験例
の測定結果を示す図。

【図２０】同流量計測性能評価方法を示す第１の実験例
の測定結果を示す図。

【図２１】この発明の実施形態としての流量計測性能評
価方法の第３の実施例を示す図であり、第３の実験例で
用いる流体振動形流量計素子を示す断面図。

【符号の説明】

３ ターゲット ２００ 上流側流路 ２１０ ノズル流路 ２２０ 下流側流路 Ｅ 流量計測性能評価装置 ＦＭ 流体振動形流量計素子

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 厚さ方向に直交する断面が一定の平面形
   状に形成された２次元流路を有し、この２次元流路内で
   噴流がターゲットに衝突する位置において生じる流体振
   動から流量を検出する流体振動形流量計素子の性能を評
   価する流量計測性能評価方法であって、 前記流体振動形流量計素子内における厚さ方向の速度分
   布を測定することにより、流体振動形流量計素子の性能
   を評価することを特徴とする流量計測性能評価方法。
2. 【請求項２】 厚さ方向に直交する断面が一定の平面形
   状に形成された２次元流路を有し、この２次元流路は上
   流側流路、ノズル流路及び下流側流路によって連続的に
   形成されており、前記下流側流路にはノズル流路の延長
   線上にターゲットを有し、前記ノズル流路の出口部にお
   ける噴流の流体振動から流量を検出するように構成され
   た流体振動形流量計素子の性能を評価する流量計測性能
   評価方法であって、 前記ノズル流路の入口部における厚さ方向の速度分布を
   測定することにより、流体振動形流量計素子の性能を評
   価することを特徴とする流量計測性能評価方法。
3. 【請求項３】 厚さ方向に直交する断面が一定の平面形
   状に形成された２次元流路を有し、この２次元流路は上
   流側流路、ノズル流路及び下流側流路によって連続的に
   形成されており、前記下流側流路にはノズル流路の延長
   線上にターゲットを有し、前記ノズル流路の出口部にお
   ける噴流の流体振動から流量を検出するように構成され
   た流体振動形流量計素子の性能を評価する流量計測性能
   評価方法であって、 前記ノズル流路の出口部における厚さ方向の速度分布を
   測定することにより、流体振動形流量計素子の性能を評
   価することを特徴とする流量計測性能評価方法。
4. 【請求項４】 厚さ方向に直交する断面が一定の平面形
   状に形成された２次元流路を有し、この２次元流路は上
   流側流路、ノズル流路及び下流側流路によって連続的に
   形成されており、前記下流側流路にはノズル流路の延長
   線上にターゲットを有し、前記ノズル流路の出口部にお
   ける噴流の流体振動から流量を検出するように構成され
   た流体振動形流量計素子の性能を評価する流量計測性能
   評価方法であって、 前記ノズル流路の入口部及び出口部における厚さ方向の
   速度分布を測定することにより、流体振動形流量計素子
   の性能を評価することを特徴とする流量計測性能評価方
   法。