JPS61223517A - フルイデイツク流量計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、管路縮小部、噴出ノズル及び管路拡大部をそ
の順に流動方向に連ねて形成し、前記噴出ノズルと管路
拡大部の境界部に、一対の制御ノズルを、前記噴出ノズ
ルの噴出方向に対してほぼ直角方向に向かって、かつ、
相対向して形成し、前記両制御ノズル夫々と前記管路拡
大部の下流側を接続する一対の帰還流路を形成した測定
部を有し、もうて、コアンダ効果、つまり、管路縮小部
に連なる噴出ノズルからの噴流が管路拡大部の一方の傾
斜面に沿う状態で安定する現象を利用すると共に、制御
ノズルから交互に流体を吹出することにより噴出ノズル
からの噴流が管路拡大部の両頭斜面を交互に沿って流れ
る現象を利用して、その噴出ノズルからの噴流の流動方
向変化に起因する流体振動数変化に基づいて流量を測定
するように構成した帰還型フルイデイック流量計に関す
る。

〔従来の技術〕

従来、上記測定部を１個だけ設けて、その測定部の噴出
ノズルにおいて単に１個の噴出口を形成していたに過ぎ
なかった（例えば特開昭５７−−６６３１３号公報）。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、噴出口の面積を小にして感度を向上し、小流量
時の流量測定を精度良く行えるようにすると、大流量時
に圧損が過大になって流量測定精度が悪化し、逆に、噴
出口の面積を大にすると、大流量時の流量は精度良（測
定できるが、小流量時の流量測定精度が悪化し、大幅な
流量変化がある場合での測定精度の面で改良の余地があ
った。

本第１発明の目的は、測定構成に合理的な改造を施して
、大幅な流量変化にかかわらず常に精度良く流量測定で
きるようにする点にある。

本第２発明の目的は、本第１発明の目的に加えて、急激
な流量変化が生じても、流体供給を十分良好に継続でき
るようにして、例えばガス器機においてパイロットバー
ナが流量計に起因して不測に消火するといったトラブル
を確実に防止できるようにする点にある。

〔問題点を解決するための手段〕

本第１発明の特徴構成は、管路縮小部、噴出ノズル、管
路拡大部、及び、夫々一対の制御ノズルと帰還流路を備
えた測定部の２個を直列に接続し、それら測定部のうち
上流側のものの前記噴出ノズルを下流側のものの前記噴
出ノズルよりも小開口面積に形成し、前記上流側測定部
を迂回して前記下流側測定部にバイパス流路を接続し、
そのバイパス流路にダイアフラム式ガバナ弁を、設定流
量以上において上流側圧力と下流側圧力との差圧が設定
範囲に維持される状態で設けたことにあり、その作用効
果は次の通りである。

〔作　用〕

つまり、大流量時には、上流側測定部の上流側圧力と下
流側圧力との差が大になるから下流側圧力を増大して、
それら両正力の差を設定範囲内に維持すべくガバナ弁が
開かれ、流体はバイパス流路から下流側測定部に大量供
給される。

そして、小流量時には、上流側測定部の上流側圧力と下
流側圧力との差が小になるからガバナ弁が全閉状態でも
上流側と下流側の差圧が設定範囲になり、流体は、バイ
パス流路を通らずに、上流側測定部から下流側測定部に
小量供給される。

したがって、大流量時には下流側測定部からの情報に基
づいて、かつ、小流量時には上流側測定部からの情報に
基づいて流量を測定すれば、噴出ノズルの開口面積が大
きい下流側測定部の作用で、小さい圧損で精度良好に大
流量範囲を測定できると共に、噴出ノズルの開口面積が
小さい上流側測定部の作用で、高感度にかつ精度良好に
小流量範囲を測定できる。

また、バイパス流路の開閉がダイアフラムによって自動
的に行われるから、たとえ大幅な流量変化があっても常
に確実に測定精度を高く維持できる。

そして、ガバナ弁の作用で上流側と下流側の差圧を設定
範囲内に維持できるようにしであるから、バイパス流路
の開閉は確実に安定して行われ、チャタリング等のトラ
ブルは起こさず、測定形態を切換えるべき流量に相当す
る流量範囲においても良好に流量を測定できる。さらに
説明すると、例えば−個所における圧力変化によってガ
バナ弁を自動開閉することも考えられるが、ガバナ弁を
開閉する圧力がガバナ弁の開閉自体で大きく変動して、
ガバナ弁の開閉が繰返され、測定精度が大きく低下する
欠点があり、本第１発明によればそのような不都合な現
象を無くせるのである。

〔発明の効果〕

その結果、大幅な流量変化が頻繁に生じ、しかも、正確
な流量測定が要求される場合、例えば都市ガス導管や水
道における顧客用メーター等に有用な帰還型フルイブイ
ンク流量計を提供できるようになった。

ちなみに、圧損を１５　ｍ　ｌ□θ以下に維持する場合
、前述の従来型式では５０〜３．０００１／ｈ程度の流
量変化にしか対応できないが、本発明の測定構成を利用
すると、１０〜３．０００　ｆｆｉ　／ｈ程度の流量変
化に対応でき、都市ガス用家庭メータとして要求される
性能が十分に得られた。

〔問題点を解決するための手段〕

本第２発明の特徴構成は、前述の本第１発明の特徴構成
に加えて、前記ガバナ弁に、前記差圧維持のための主弁
体の全閉状態で前記上流側圧力により開かれる副弁体を
、スプリングで閉弁付勢した状態で設けたことにあり、
その作用効果は次の通りである。

〔作　用〕

つまり、本第１発明と同様に機能し、その上、ガバナ弁
が全閉になっている小流量状態において、例えばガス機
器でのパイロットバーナによるメインバーナ点火時のよ
うに、流量計の下流側で流量が急激に増大した時、差圧
増大によって開弁される主弁体の開き動作がダイアフラ
ムを介する故に遅れたとしても、副弁体をそれに直接作
用する差圧によって直ちに開かせることができ、流量計
の下流側における大幅な圧力低下によって流体供給不足
が生じるといったトラブルを確実に阻止できる。

〔発明の効果〕 その結果、本第１発明と同様に大幅な流量変化にかかわ
らず正確な流量測定ができるのみならず、小流量時に急
激な流量増大が生じても、十分量の流体供給を確実に維
持でき、例えばガス機器においてパイロットバーナから
メインバーナへの点火に伴ってガス圧低下で消火すると
いったトラブルを確実に防止できるようになった。

〔実施例〕

次に、第１図及び第２図により実施例を示す。

管（１）内の上流側に隔壁（９）によって、高さが例え
ば５鶴、ノズル巾が０．５鶴でノズル開口面積が２．５
鶴２程度というように小さい小流路（１３）と、高さが
例えば３５鶴、ノズル巾が２鶴でノズル開口面積が７０
鶴２程度というように大きいバイパス流路（１５）とを
区画形成し、小波路（１３）に後述の上流側測定部（Ａ
）を設け、小流路（１３）とバイパス流路（１５）に連
通ずる管（１）内の下流側に後述の下流側測定部（Ｂ）
を設け、バイパス流路（１５）にそれを開閉するダイア
フラム式ガバナ弁（Ｃ）を設けてある。

前記上流側及び下流側測定部（Ａ）　、　（Ｂ）は、同
様の構成であって、以下のように形成しである。

管路縮小部（２）及び噴出ノズル（３）を形成する一対
の第１流路形成部材（４ａ）　、　（４ｂ）を、管中心
軸芯（Ｐ）に対して対称的に配置し、管路縮小部（２）
の作用で噴出ノズル（３）に流体を円滑に導（と共に、
噴出ノズル（３）から管中心軸芯（Ｐ）とほぼ平行に流
体を噴出するように構成し、そして、管路拡大部（５）
、一対の制御ノズル（６ａ）　、　（６ｂ）及び、管路
拡大部（５）の下流側と制御ノズル（６ａ）。

（６ｂ）を各別に連通ずる一対の帰還流路（７ａ）　、
　（７ｂ）を形成する一対の隔壁（８ａ）　、　（８ｂ
）を、管中心軸芯（Ｐ）に対して対称的に配置し、一対
の制御ノズル（６ａ）　、　（６ｂ）を、噴出ノズル（
３）と管路拡大部（５）の間において、噴出ノズル（３
）の噴出方向に対してほぼ直角方向に向かわせると共に
相対向させ、管路拡大部（５）の下流側に絞り流路を形
成する一対の第２流路形成部材（１２ａ）　、　（１２
ｂ）を、管中心軸芯（Ｐ）に対して対称的に配置しであ
る。

つまり、噴出ノズル（３）からの流体噴出が開始される
と、前述のコアンダ効果によって噴出流体は一方の隔壁
（８ａ）に沿って流れ、そのためにその隔壁（８ａ）側
に位置する制御ノズル（６ａ）に帰還流路（７ａ）から
大きな流体エネルギーが付与されて、噴出流体が反対側
の隔壁（８ｂ）に沿って流れるようになり、今度は反対
側の制御ノズル（６ｂ）からの流体エネルギーによって
噴出流体が初めに沿った隔壁（８ａ）に再び沿って流れ
るようになり、このようにして、噴出ノズル（３）から
の流体が隔壁（８ａ）　、　（８ｂ）に対して交互に沿
うように構成し、もって、噴出流体量が増大する程短周
期で、かつ、定量的相関のある状態で噴出流体の流動方
向が変化するように構成しである。

管路拡大部（５）の下流側にターゲラ）　（１４）を設
けて、噴出流体の流動方向変化が一層安定化するように
構成しである。

前記上流側測定部（Ａ）の噴出ノズル（３）の開口面積
が、前記下流側測定部（Ｂ）の噴出ノズル（３）の開口
面積よりも、例えば１／２８というように小になってお
り、流量と噴出流体流動方向変化頻度の相関が、小流量
範囲では上流側測定部（Ａ）において精度良好に、かつ
、大流量範囲では下流側測定部（Ｂ）において精度良好
になるように構成しである。

上流側及び下流側測定部（Ａ）　、　（Ｂ）夫々の一方
の帰還流路（７ａ）に、圧力変化あるいは流量変化を検
出するセンサー（１０）を付設し、その両センサー（１
０）からの情報に基づいて、圧力あるいは流量変化の振
動数から流量を算出して表示する流量表示装置（１１）
を設け、もうて、帰還型フルイデイック流量計を構成し
である。

前記ガバナ弁（Ｃ）は、設定流量以上において上流側圧
力（Ｐ１）と下流側圧力（Ｐ２）の差圧（ｈ−Ｐ２）を
設定範囲に維持すべ（、以下のように構成しである。

バイパス流路（１５）を開閉する主弁体（１６）に連動
させたダイアフラム（１７）を、主弁体（１６）の上流
側に連通ずる圧力室（１８ａ）と、下流側測定部（Ｂ）
の入口側に通路（１９）で連通ずる圧力室（１８ｂ）に
臨む状態で設け、ダイアフラム（１７）に対して、閉弁
方向に付勢するスプリング（２０）、及び、磁性体（２
１）との吸着で閉弁位置を保持すべく作用するマグネッ
）　（２２）を付設し、主弁体（１６）に付設のロッド
（２３）とダイアフラム（１７）に付設の係止片（２４
）との間に、全閉位置の主弁体（１６）に対するダイア
フラム（１７）の開弁方向への一定範囲での移動を許容
する融通係止部（ロ）を設け、主弁体（１６）と係止片
（２４）との間に、ダイアフラム（１７）の閉弁方向の
摺動に伴って開弁位置の主弁体（１６）を一体的に閉弁
移麩させるスプリング（２５）を設けてある。

つまり、流量変化に伴う差圧（Ｐ１−Ｐ２）の変化は、
例えば第３図に示すようになり、詳述すると次の通りで
ある。

流量が零から徐々に増大したとすると、最初、差圧（Ｐ
＋−Ｐ２）が小さいためにガバナ弁（Ｃ）が全閉状態で
、流体は上流側測定部（Ａ）から下流側測定部（Ｂ）に
流れ、差圧（Ｐ１−Ｐ２）は点（イ）から第１設定差圧
（ΔＰυに相当する点（ＩＦ）に上昇し、マグネッ）　
（２２）の閉弁保持作用で差圧（ｐ、−Ｐ２）は点（ロ
）から点（ハ）に上昇する。

そして、差圧（Ｐ１−Ｐ２）が第２設定差圧（ΔＰ２）
に達すると、マグネット（２２）の吸着が解除される位
置にダイアフラム（１７）が移動し、差圧（Ｐ　ｔ　−
Ｐ　ｔ）が第１設定差圧（ΔＰυに維持されるように主
弁体（１６）が開かれ、差圧（Ｐｉ−Ｐ２）は点（八）
から点（＝）に低下する。そして、差圧（ＰＩ−Ｐ２）
は、流量に見合ったガバナ弁（Ｃ）の開口度変化によっ
て初めは一定に維持され、最後にガバナ弁（Ｃ）が全開
になった後はやや上昇して、点（ニ）から最大流量に相
当する点（参）に変化する。

さらに、ガバナ弁（Ｃ）に、主弁体（１６）の全閉状態
で上流側圧力（Ｐ１）により開かれる副弁体（２６）を
、スプリング（２７）で閉弁付勢した状態で設け、主弁
体（１６）の全閉状態で下流側圧力（Ｐ２）が急激に低
下した時、主弁体（１６）が開くまでの間に副弁体（２
６）が一時的に開かれ、下流側圧力（Ｐ２）の低下が抑
制されるように構成しである。

前記流量表示装置（１１）は、下流側測定部（Ｂ）のセ
ンサー（１０）からの第１情報における振動数が設定以
下であるか否かを判定する手段（ｌｌａ）、その判定手
段（ｌｌａ）からの指示によって、第１情報の振動数が
設定以下の時に上流側測定部（＾）のセンサー（１０）
からの第２情報に基づいて、かつ、第１情報の振動数が
設定値を超える時にその第１情報に基づいて、夫々流量
を演算する手段（ｌｌｂ）　、並びに、算出流量を表示
する手段（ｌｌｃ）を備え、例えば１０〜３．０００１
　／ｈもの広範囲において差圧を１５　ｖｍ　Ｈ＊　０
以下に抑えながら正確な測定を行えるようにしである。

また、上記判定手段（ｌｌａ）での設定振動数を、第１
情報における最小振動数と主弁体（１６）の閉弁時に相
当する振動数のほぼ中間値に設定し、第１情報による流
量測定を、流量と振動数の相関におけるリニャリティ劣
化による誤差が無い又は極めて少なくなる状態で行える
ように、かつ、主弁体（１６）の開弁による測定誤差を
生じないように構成しである。

すなわち、主弁体（１６）が開弁する以前から第１情報
によって流量を演算し、また逆に、主弁体が閉弁する時
には、閉弁の振動数と第１情報の最低振動数の中間振動
数以下になると、第２情報で流量を演算するようにしで
ある。

〔別実施例〕

次に別の実施例を説明する。

本第１発明において副弁体（２６）を省略してもよく、
また、本第２発明において、副弁体（２６）の具体構造
や取付位置等を適宜変更できる。

ガバナ弁（Ｃ）の具体構成は適当に変更でき、要するに
、設定流量以上において差圧（ＰＩ−Ｐりが設定範囲に
維持されるように開かれるように構成してあればよい。

センサー（ｌＯ）の検出方式や構成、設置個数等は自由
に変更でき、例えば再帰還流路（７ａ）　、　（７ｂ）
にセンサー（１０）を設けてもよい、また、流量を検出
表示する装置（１１）も各種変形自在である。

流量計は、主として燃料ガスや水道等において家庭用に
利用するが、その用途に特定されるものでない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す断面図、第２図は第１図
のｎ−ｎ線断面図である。第３図は、流量変化に伴う差
圧の変化を例示するグラフである。 （２）・・・・・・管路縮小部、（３）・・・・・・噴
出ノズル、（５）・・・・・・管路拡大部、（６ａ）　
、　（６ｂ）・・・・・・制御ノズル、（７ａ）　、　
（７ｂ）　・・・・・・帰還流路、（１６）　−−−−
−−主弁体、（１７）・・・・・・ダイアフラム、（２
６）・・・・・・副弁体、（２７）・・・・・・スプリ
ング、（Ａ）・・・・・・上流側測定部、（Ｂ）・・・
・・・下流側測定部、（Ｃ）・・・・・・ガバナ弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ［１］管路縮小部（２）、噴出ノズル（３）及び管路拡
   大部（５）をその順に流動方向に連ねて形成し、前記噴
   出ノズル（３）と管路拡大部（５）の境界部に、一対の
   制御ノズル（６ａ），（６ｂ）を、前記噴出ノズル（３
   ）の噴出方向に対してほぼ直角方向に向かって、かつ、
   相対向して形成し、前記両制御ノズル（６ａ），（６ｂ
   ）夫々と前記管路拡大部（５）の下流側を接続する一対
   の帰還流路（７ａ），（７ｂ）を形成した測定部（Ａ）
   ，（Ｂ）を有するフルイデイック流量計であって、前記
   測定部（Ａ），（Ｂ）の２個を直列に接続し、それら測
   定部のうち上流側のもの（Ａ）の前記噴出ノズル（３）
   を下流側のもの（Ｂ）の前記噴出ノズル（３）よりも小
   開口面積に形成し、前記上流側測定部（Ａ）を迂回して
   前記下流側測定部（Ｂ）にバイパス流路（１５）を接続
   し、そのバイパス流路（１５）にダイアフラム式ガバナ
   弁（Ｃ）を、設定流量以上において上流側圧力（Ｐ＿１
   ）と下流側圧力（Ｐ＿２）との差圧（Ｐ＿１−Ｐ＿２）
   が設定範囲に維持される状態で設けてある帰還型フルイ
   デイック流量計。 ［２］管路縮小部（２）、噴出ノズル（３）及び管路拡
   大部（５）をその順に流動方向に連ねて形成し、前記噴
   出ノズル（３）と管路拡大部（５）の境界部に、一対の
   制御ノズル（６ａ），（６ｂ）を、前記噴出ノズル（３
   ）の噴出方向に対してほぼ直角方向に向かって、かつ、
   相対向して形成し、前記両制御ノズル（６ａ），（６ｂ
   ）夫々と前記管路拡大部（５）の下流側を接続する一対
   の帰還流路（７ａ），（７ｂ）を形成した測定部（Ａ）
   ，（Ｂ）を有するフルイデイック流量計であって、前記
   測定部（Ａ），（Ｂ）の２個を直列に接続し、それら測
   定部のうち上流側のもの（Ａ）の前記噴出ノズル（３）
   を下流側のもの（Ｂ）の前記噴出ノズル（３）よりも小
   開口面積に形成し、前記上流側測定部（Ａ）を迂回して
   前記下流側測定部（Ｂ）にバイパス流路（１５）を接続
   し、そのバイパス流路（１５）にダイアフラム式ガバナ
   弁（Ｃ）を、設定流量以上において上流側圧力（Ｐ＿１
   ）と下流側圧力（Ｐ＿２）の差圧（Ｐ＿１−Ｐ＿２）が
   設定範囲に維持される状態で設け、そのガバナ弁（Ｃ）
   に、前記差圧（Ｐ＿１−Ｐ＿２）維持のための主弁体（
   １６）の全閉状態で前記上流側圧力（Ｐ＿１）により開
   かれる副弁体（２６）を、スプリング（２７）で閉弁付
   勢した状態で設けてある帰還型フルイデイック流量計。