JPS6220488B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、振動周波数が測定又は表示しよう
とする流量を表わす様に構成された流体振動装置
を用いる形式の流量計並びに流量感知装置に関す
る。

寿命が長く、殆んど疲労せず、振動が強すぎる
という様な不利な環境の影響にあまり左右されな
いことが特に重要な流量計の用途では、可動部分
を持たない信頼性のある正確な流量計を開発する
努力が払われている。この種の流量計として、流
体増幅器を使い、増幅器を流量を表わす周波数で
振動させる負饋還接続を施したものが提案されて
いる。

従来、可動部分を持たないこの様な流量計は、
ジエツトの相互作用並びに壁付着の原理に基づい
て動作するデイジタル形又は双安定形の流体増幅
器を利用して来た。こういう増幅器では、２つの
側壁の間に向けられた動力ジエツトが、境界層効
果による正饋還によつて一方の壁に付着し、動力
ジエツトと相互作用する制御ジエツトによつて他
方の側壁に強制的に変位させられる。動力ジエツ
トの両側に１対の流体受取り器及び１対の制御ジ
エツトを使い、負饋還接続部によつて受取り器及
び制御ジエツトを相互接続することにより、フリ
ツプフロツプ、即ち不連続形の振動が得られる。
動力ジエツトが流量を測定しようとする流体回路
に接続された時、振動周波数は流量に伴つて変化
するが、これは動力ジエツトに加えられた正饋還
及び負饋還の力の相互作用の結果である。この様
な双安定形のデイジタル増幅器を使つた流量計
が、例えば米国特許第3238960号、同第3640133号
及び同第3855859号に記載されている。

可動部分を持たない従来の流量計に伴う問題
は、その動作範囲が限られている為、いろいろな
用途で使えないことであつた。その理由は、流体
増幅器に正饋還効果が得られる様にする壁付着効
果が、乱流状態でしか作用しないからである。と
りわけ乱流と層流との間の変化点を表わす為に流
体力学で使われるレイノルズ数で云うと、こうい
う流量計は流れの状態を定めるレイノルズ数が約
2000未満になる様な流量では、使いものになる線
形出力を持たない。

従つて、この発明の目的は、流体振動装置の形
式をした流量計又は流量感知装置として、乱流状
態でも層流状態でも作用し、その為従来より有用
な動作範囲が大きい流量計を提供することであ
る。

この発明の別の目的は、流体振動装置を用いた
形式の流量計又は流量感知装置として、レイノル
ズ数で表わした動作の下限が400又はそれ以下程
度であり、この為従来よりも少なくとも５分の１
以上小さい流量計を提供することである。

別の目的は、流体振動装置を用いた形式の流量
計又は流量感知装置として、広い流量範囲にわた
つて直線性が改善され、従つて精度が一層よくな
つた流量計を提供することである。

この発明の別の目的は、流体振動装置を用いた
形式の流量計として、増幅素子が双安定形の入力
出力特性ではなく、比例形の入力出力特性を持
ち、この為有用な流量測定範囲を更に拡大する為
に多量増幅段を使うことが出来る様にした流量計
を提供することである。

この発明のその他の目的並びに利点は、以下の
説明から明らかになろう。

簡単に云うと、流量計に使われる流体増幅器
が、流体ジエツトを加速して相互作用室に送込む
ノズルを有する。この相互作用室で、ジエツトの
一部分が、ジエツトの位置に応じて差別的に可変
の量だけ、向い合つて配置された１対の流体受取
り器に入る。ジエツトの横方向の位置が、負饋還
導管を介して受取り器に接続された制御ポートを
介して横方向に加えられる反対向きの圧力によつ
て制御され、ジエツトが振動する。制御ポートと
受取り器との間で、相互作用室の側壁がジエツト
から隔たつていて且つ逃し口が付せられ、この為
ジエツトを側壁に固定する傾向を持つ境界層効果
がなくなる。従つて、ジエツトの横方向の偏向
は、制御ポートから加えられた差圧だけに応答す
る。境界層効果に影響されないので、流体振動装
置は乱流状態でも層流状態でも同等によく作用
し、従つて流量範囲が拡大する。拡大した流量範
囲にわたる流量計の直線性を保つ為、後で詳しく
説明する様に、増幅器の或る形式を使うと、その
結果饋還導管に於ける饋還信号の位相遅れ、即ち
遅延時間は、種々の流量並びにジエツトの速度で
略一定の値にとゞまる。従つて、振動周期は主
に、流体がノズルと受取り器との間を移動するの
に要する時間、即ちジエツト輸送遅れ又は走行時
間によつて決定され、これが測定しようとする流
量に直接的に比例する。

この発明が更によく理解される様に、次に図面
について詳しく説明する。

この発明の流量計は可動部分を持たない形式で
あつて、負饋還接続部を持つ流体増幅器を用い、
この負饋還により、増幅器が流体振動装置として
作用する。振動速度は振動装置を通る時の流量に
比例し、これは測定又は表示しようとする流量と
同じであるか、或いはそれに比例する。流量計の
構成が第１図、第２図及び第３図に示されてお
り、次にこれについて説明する。

流量計はハウジング１０を持ち、このハウジン
グがその容積流量を測定しようとする液体又は気
体の流体を通す流体配管（図に示してない）に接
続される様にした螺着形入口及び出口接続部１
１，１２を有する。ハウジングには、入口及び出
口接続部の間で測定する流体を通す内部流体流れ
通路が任意の適当な方法で後で説明する様に形成
されている。図示の形式では、流体通路が、上側
及び下側カバー板１５，１６の間の所定位置に保
持された隣合う２つの積層板又は板１３，１４に
よつて、その中に形成される。全体はねじ又はリ
ベツト（図に示してない）等により、任意の適当
な方法で固着される。実際には、板１３，１４
は、ステンレススチールの様な適当な材料の比較
的薄い積層板の積重ねを拡散結合方法によつて固
着して形成するのが便利である。

第１図ではカバー板１５を取外してあるが、こ
の図に一番よく示されている様に、板１３が高圧
室１７を形成する切欠き部分を持ち、この高圧室
の底が入口接続部１１と連通し、その上側が流体
加速ノズル１８を形成する収斂部分になつてい
る。板１３の中心部分は拡大開口１９を持ち、組
立てた状態にある時、その下側は板１４によつて
閉じられ、上側はカバー１５によつて閉じられ
る。開口１９の中には、ノズル１８の中心線の両
側に２つのＣ字形部材２０，２１が対称的に取付
けられている。これらは、孔２２を通抜けて板１
４に入り込むリベツト又はボルトにより、適正に
位置ぎめされる。部材２０，２１の互いに向い合
つた内壁が相互作用室と呼ぶ囲み２３を形成し、
その中にノズル１８からの流体ジエツトが部材の
間の下側開口を介して入り込む。部材２０，２１
の上側の外壁が、板１３から伸びる中心配置の突
起２４と共に、室２３と通ずる、向い合つて配置
された発散形通路又は流体受取り器２５，２６を
形成する。部材２０，２１の外側の側壁が板１３
の開口１９の側壁と共に、１対の負饋還導管２
７，２８を形成する。部材２０，２１の下側の外
壁が、板１３の開口１９の下側の壁と共に、収斂
形通路２９，３０を形成する形になつており、こ
れらの通路が制御ポート３１，３２と呼ぶ流体開
口に終端している。これらのポートは、相互作用
室よりも上流側で、ノズル１８から出て来るジエ
ツトの根元の両側に且つその直ぐそばにある。

相互作用室２３に入つた流体は、流体ジエツト
の両側に配置された逃し口３３，３４を介して室
から出て行く。これらの逃し口が通路３６，３７
によつて出口室３５に接続される。通路３６，３
７は、第３図に一番よく示されている様に、板１
４の底部に溝を切込むことによつて形成される。
流体は出口室３５から出口継手１２を介して出て
行く。

次に流量計内の流体の流れの状態を考える為、
測定しようとする流れが入口接続部１１から流量
計に入り、室１７及びノズル１８を通過し、相互
作用室２３に入るジエツトを発生したと仮定す
る。ジエツトの中心軸線は突起２４と整合してい
る。等しく分割された流れの部分が受取り器２
５，２６に入り、饋還導管２７，２８及び収斂導
管２９，３０を通つて、制御ポート３１，３２を
出た後に、再びジエツトと一緒になる。この状態
では、これが定常状態であると仮定すると、制御
ポートからジエツトに加えられる横方向の圧力は
等しい。ジエツトが左へ偏向した場合、受取り器
２５に入る流体の方が受取り器２６に入る流体よ
り多く、ポート３１から出て行く流体の方がポー
ト３２から出て行く流体より多い。この為、ジエ
ツトに対してポート３１から加えられる圧力が、
ポート３２から加えられる圧力より大きく、ジエ
ツトが右へ偏向させられる。ジエツトが中心位置
の右側にある時、受取り器２５よりも受取り器２
６に入る流体が多くなり、この為ポート３２がポ
ート３１よりも大きな圧力をジエツトに加え、ジ
エツトを再び左側の位置へ戻す。この様にしてジ
エツトが横方向に振動し、その振動周波数は流量
計を通る流量の関数であり、この流量が測定しよ
うとするものである。

ジエツトの振動によつて饋還導管２７，２８に
圧力及び流量の摂動が生じ、これは任意の適当な
変換器によつて感知し、容積流量の表示として読
出すことが出来る。この変換器は、例えば圧電
式、サーミスタ、熱線又はリラクタンス形であつ
てよく、いづれの饋還通路又は両方の饋還通路で
測定を行なうことが出来る。

２つのサーミスタを使い、その出力を差動的に
加算するサーミスタ感知装置が、利得を増大し、
信頼性を改善し、且つ直流給電電流の変化に影響
されなくする様にする点で好ましい。第３図に一
番よく示してあるが、公知の構成の２つのサーミ
スタ３８，３９がカバー板１５を通抜ける様に取
付けられ、温度を感知するその下端が饋還通路２
７，２８に突出する。第４図の略図で示す様に、
電圧降下抵抗４０，４１を含む２つの枝路を介し
て、サーミスタ３８，３９の加熱素子に直流が流
れる。これらの加熱素子は、饋還通路２７，２８
に於ける圧力並びに流れの状態の周期的な変化に
よつて、差別的に冷却され、その結果生ずる抵抗
値の変化により、接続点４２，４３の間に交流電
圧を発生する。この交流信号が直流隔離コンデン
サ４４，４５を通つた後、増幅器４６で増幅され
る。アナログ形読出装置では、交流信号がその後
周波数からアナログへの変換器４７に送られ、次
に適当な流量表示装置４８に読出される。計数装
置を使つて流量を表示する場合、交流信号をクリ
ツプして矩形波を作り、これをパルス計数器に送
り、周知の方法でパルスを周期的に合算する。

前に述べた様に、可動部分を持たない従来の流
量計は双安定形流体増幅器を用いており、その場
合ジエツトの振動は、境界層効果及び壁付着効果
によつて起る正饋還作用と、制御ジエツトが流体
ジエツトに対して横方向にぶつかることによつて
起る負饋還作用との複雑な相互作用の結果であ
る。この結果、ジエツトの振動は不連続なフリツ
プフロツプ形になり、これは流量計が乱流状態の
場合にしか作用せず、その作用する流量範囲が著
しく制限される。この発明の１面では、境界層効
果及び壁付着効果を除くことにより、ジエツトは
制御ポート３１，３２の差圧作用だけによつて偏
向せられる。これは、相互作用室の側壁が流体ジ
エツトからかなり隔たつていて、流体を巻き込ん
だことによつて、ジエツトの片側に、該ジエツト
をそれに隣接した側壁に固定する原因となる低圧
を作ることがない様な振動装置の構成によつて達
成される。側壁が隔たつていることの他に、ジエ
ツトの中心線の両側にあつて、その周囲に部材２
０，２１の彎曲した内面が配置されている逃し口
３３，３４が、受取り器２５，２６に入つたジエ
ツトの流体に影響を及ぼす壁付着効果を招く様な
差圧の増加を防止する助けになることが認められ
るよう。この為、ジエツトの横方向の位置は、制
御ポート３１，３２によつて加えられた差圧だけ
によつて制御され、こういう効果が乱流状態でな
く層流状態でも起るので、流量計の動作範囲が広
くなる。更に、このことによつて、流体増幅器
は、双安定形即ちデイジタル形の特性ではなく、
比例形即ちアナログ形動作特性が得られるが、こ
れが有利であ理由を次に説明する。この比例形の
増幅器の特性が第５図に示されており、この図
は、制御ポート３１，３２からジエツトに加えら
れる差圧入力Ｐ_C1―Ｐ_C2と、その結果受取り器２
５，２６に生ずる出力差圧Ｐ_O1，Ｐ_O2との比例関
係を示している。比例定数は増幅器の利得の関数
である。

この発明の別の面として、広い流量範囲にわた
る流量計の流量対周波数動作特性が、これから説
明する別の構造的な特徴によつて改善される。制
御ポート３１，３２がノズル１８から出て来るジ
エツトの直ぐそばにあることが判る。更に、制御
ポートの面積は比較的小さくして、それを通る流
量が比較的小さく、実際にはノズルを通る全部の
流量の10％程度になる様にしてある。この構成に
すると、ジエツトが差圧に応答して偏向させられ
る。経験によつて、こういう構成にすると、流体
饋還回路を通る入力及び出力流体の流れ抵抗がジ
エツトの速度に比例して変化することが判つた。
この結果、饋還導管のインピーダンスによつて饋
還信号に生ずる位相遅れ、即ち遅延時間が一定に
なる。その詳しいことは後で説明する。閉じた饋
還ループを考えると、この時位相遅れ並びにその
時の振動周波数は、専らジエツトの流体輸送遅れ
によつて決定され、これが測定しようとする流量
に比例する。この結果、器械は更に直線形に近く
なる。

動作の改善について上に述べたことは、数学的
に考えれば、更に容易に理解されよう。

振動装置の出力周波数は上に定義した位相遅れ
に基づいて次の様に表わすことが出来る。

ｆ＝１／２（Ｔ_Ｖ＋Ｔａ）［１−φ_ｆ／π］ (1) こゝでｆは振動装置の出力周波数、Ｔ_Vはジエ
ツト輸送遅れ（走行時間）、Taは音響的な輸送遅
延、φ_fは饋還回路の位相遅れである。

典型的な流量計でジエツトの速度が亜音速であ
る場合、音響的な輸送遅延Taは小さく、10^-4秒
程度であるから、無視することが出来る。この
為、上に挙げた式から、饋還回路の位相遅れを一
定に保つことが出来れば、振動装置の周波数ｆが
ジエツトの速度を共に直接的に変化することが判
る。これはジエツト輸送遅れ（走行時間）は、流
体の粒子がノズルから流体受取り器まで移動する
のに要する時間であり、この量がジエツトの速度
の関数だからである。

饋還回路の移相φ_fはインダクタンス対抵抗値
の比によつて定まり、次の様に定義される。

φ_f＝tan^-1２πｆＬ／Ｒｉ＋Ｒｏ (2) こゝでＬは饋還ループの流体インダクタンス、
Riは増幅器の入力抵抗値、Roは増幅器の出力抵
抗値である。

この式(2)から、比fL／（Ri＋Ro）が一定でな
ければならないことが判る。そうでないと、位相
角φ_fが変化する。これは第６図のベクトル図を
見れば、グラフからも判る。この図でベクトル
O′Aは、抵抗値Ri＋Roによつて周波数f₁で饋還ル
ープに生ずる抵抗を表わし、ベクトルA′B′が量
f₁Lを表わすが、これは同じ周波数f₁に於ける誘
導性リアクタンス又はイナータンスである。位相
遅れの角度φ_fはベクトルOA′と合成ベクトル
OB′との間の角度である。f₁の２倍の周波数f₂で
は、量f₂Lを表わすベクトルA₂B₂がベクトルA₁B₁
の２倍の大きさになる。量R₁＋R₂がこの発明の
様に周波数と共に変化する場合、周波数f₂に於け
るこの量Ri′＋Ro′を表わすベクトルOA₂もOA′の
２倍の長さになり、饋還ループの位相角φ_fは変
化しない。然し、量Ri＋Roが周波数と共に変わ
らない場合、その時のインピーダンスはOXにな
り、位相角がφ_f′に増加する。

前の説明に関連して、差圧形とは違う運動量相
互作用形として知られる比例形流体増幅器がある
ことを述べておきたい。これは比較的大きな制御
ポートを用いてジエツトの流れを制御するが、制
御ポートは動力ジエツトから引つ込めておいて、
制御ジエツトが発生されて主ジエツト即ち動力ジ
エツトに衝突しそれを偏向させる様になつてい
る。この形式の流体増幅器では、増幅器の入力及
び出力抵抗Ri及びRoがジエツトの速度に対して
比例的に変わらず、この特性は、こういう増幅器
を使う流量計を非直線にし、従つて精度を低下さ
せる傾向がある。

従来の双安定形壁付着式増幅器の代りに、比例
形体増幅器を使うことによつてこの発明で得られ
る流量計の範囲の改善は、以下の点を考えれば理
解されよう。流量計の範囲の上限は、流量計の前
後で許容し得る最大圧力降下によつて決定され
る。通常、これは所定の用途で定められており、
系の圧力の小さな百分率である。最大圧力降下が
決まると、増幅器の利得が、もはや振動が起らな
い点まで下がる様な、最低レイノルズ数がある。
壁付着式増幅器を用いた従来の流量計では、この
最低レイノルズ数が2000であり、これは乱流から
層流への変化点である。この発明の様に比例形増
幅器を用いた流量計では、増幅器は200及至400の
範囲までの小さなレイノルズ数でも振動を続け
る。流量計の前後に許容し得る最大圧力降下を、
作用し得る最低レイノルズ数や、流量範囲、粘度
及び密度の様な他のパラメータと関係づける下記
の式によつて、性能の改善を示すことが出来る。

Pmax＝（Ｑｍａｘ／Ｑｍｉｎ）^２・〔ｙＲｅ_ｎｉｏ
〕^４／２ｐ^３Ｑｍｉｎ^２g³(3) こゝでPmaxは流量計の前後の最大圧力降下、
Qmaxは流量計を通る最大の流量又は速度Qmin
は流量計を通る最低の流量又は速度、Re_nioは作
用する最底レイノルズ数、ｇは重力定数、ｙは流
体の絶対粘度、ｐは流体の密度である。

この式で示す様に、最大圧力降下は作用する最
低レイノルズ数の４乗に比例して変化する。最低
レイノルズ数が５対１に改善されたと仮定する
と、この発明の流量計は、壁付着式増幅器を使う
流量計の圧力降下の0.0016倍しか必要としない。
これは、流量範囲、最低流量及び流体の粘度が同
じだと仮定してのことである。また圧力降下が同
じであれば、この発明の流量計は、壁付着式増幅
器を使う流量計より、５倍も大きい流体の粘度に
対処し得る。

上に説明した様な流体振動装置形の流量計に対
する試験データから、流量感知素子の前後の圧力
降下と振動周波数との間に下記の関係があること
が判つた。

△Ｐ＝Kf² こゝで△Ｐは感知素子の前後の圧力降下、ｆは
振動周波数、Ｋは定数である。

流量計を通る容積は次の様に定義するとが出来
る。

こゝでＱは容積流量、Ａはノズル又はオリフイ
スの面積、Ｃ_Dは吐出係数、ｇは重力加速度、ｐ
は流体の密度、△Ｐは感知素子の前後の圧力降下
である。

(4)式を(5)式に代入すると、流量計の流量と周波
数の関係は次の様に表わされる。

流量と流体振動装置の周波数との間に線形関係
を達成する為には、流量計の動作範囲にわたつて
吐出形数Ｃ_Dが一定にとゞまらなければならない
ことが、(6)式から判る。実際にはこれは達成する
のが非常に困難である。これは、圧力降下△Ｐが
２つの成分、即ち(1)流体加速手段によつて圧力ヘ
ツドを速度ヘツドに変換したことによる圧力降下
と、(2)レイノルズ数によつて表わされる流れの状
態、即ち層流並びに乱流に関係する摩擦損失によ
る圧力降下とで構成されているからである。

第１図乃至第３図の実施例に示した流量計で
は、ノズル１８を流体加速手段として使つてい
る。

層流状態、特に200乃至400の範囲内のレイノル
ズ数によつて表わされる様なその範囲の下端で動
作している時、摩擦損失が圧力降下△Ｐの比較的
大きな部分になり、これは第９図の曲線Ａで示す
様に、吐出係数Ｃ_Dの肩下がりとなつて現われ
る。この為、外部補償手段を使わないと、第８図
の曲線Ｂで示す様に、対数目盛で表わした時に、
直線的にするのが望ましい周波数対流量出力特性
に非直線性が生ずる。第２の実施例では、尖つた
縁を持つオリフイス１８を使うことにより、外部
補償を使わずに流量計の直線形出力特性を得ると
共に、計量される流体の粘度の変化に影響されな
い様にする。次にこのことを第１０図乃至第１４
図について説明する。その点を別すれば、第１０
図乃至第１２図は第１図乃至第３図と同じであ
る。

第１３図及び第１４図に一番よく示されている
様に、流量計の流体加速手段は、室１７の下流側
の端を横切つて伸びる尖つた縁を持つオリフイス
１８である。このオリフイスは非円形であり、図
示の形式では、２次元の矩形である。寸法Ｘで表
わす高さを持つオリフイス４９，５０の２つの平
行な側面が、板１３に向い合つて配置された突起
５１，５２によつて形成される。これがジエツト
の軸線に向つて内向きに伸びていて、端部５３，
５４が斜めに切られており、寸法Ｙで表わしたオ
リフイスの幅だけ、相隔たる尖つた縁を形成す
る。オリフイスの上側及び下側部分５６，５７は
平坦であり、突起５１，５２の上側及び下側部分
に接するカバー１５及び板１４によつて形成され
る。

オリフイスの縦横比、即ち高さと幅との比Ｘ／
Ｙを変えることにより、オリフイスの吐出係数を
調節出来ることが実験によつて判つた。更に、
1.5乃至2.0の範囲内の縦横比を選ぶと、上に述べ
た様な、範囲が拡大された流量計の動作範囲全体
にわたり、吐出係数が略一定にとゞまる様にする
ことが出来ることが判つた。更に、200乃至50000
のレイノルズ数の範囲によつて定められる様な層
流並びに乱流状態で、吐出係数が一定にとゞま
る。この吐出係数特性を第９図の曲線Ｃで示して
あるが、これはノズル曲線Ａと較べた時、実質的
な改良である。オリフイスの吐出係数が一定に
とゞまるから、第８図の曲線Ｂの様に、直線形の
流量対周波数出力曲線が得られ、この為、計器４
８で流量を正確に表示するのに、外部補償手段を
必要としない。

第２の実施例に従つて構成された流量計を試験
したところ、圧力流体と水の両方を使つた試験で
は、この２種類の流体に対するデータ点は、乱流
並びに層流状態を含む流量計の動作範囲全体にわ
たり、同じ直線形出力軸Ｂのごく近い所にあつ
た。この２種類の流体の動粘度は約20倍違うか
ら、流量計が温度並びにその結果計量される流体
の粘度に起る変化に対して影響されないことが、
はつきりと判る。更に、曲線Ｂの勾配は１である
が、これに較べてノズルを使つた時は1.05である
から、その動作範囲にわたる流量計の直線性が改
善されることも実証された。

第７図には、複数個の流体増幅器の段を直列に
接続して、流量計の範囲を更に拡大する変形の構
成が示されている。例として、３つの流体増幅器
４９，５０，５１が図式的に示されているが、そ
のいづれも構成は第１図乃至第３図又は第１０図
乃至第１４図に示す増幅器と同様であつてよい。
いづれもノズルに通ずる入口接続部５２と、逃し
口に通ずる出口５３と、制御ポートに通ずる２つ
の増幅器入力接続部５４，５５と、流体受取り器
に通ずる２つの出力接続部５６，５７とを有す
る。流量計の流体入口接続部５８が３つの増幅段
の入口５２，５２′，５２″と連通し、出口接続部
５９が３つの増幅器の出口接続部５３，５３′及
び５３″と連通するので、その流量を測定しよう
とする流体が３つの増幅段全部を流れる。増幅器
４９では出力接続部５６，５７が増幅器５０の入
力接続部５４，５５′に接続されることが判る。
同様に、増幅器５０の出力接続部５６′５７′が増
幅器５１の入力接続部５４″，５５″に接続され、
この為３つの増幅段全部が直列に接続される。第
３段の増幅器５１の出力接続部５６″，５７″を第
１段の増幅器４９の入力接続部５４，５５に接続
する饋還導管６０，６１も設けられる。この様に
して、装置は導管５８，５９を通る流量を表わす
周波数で振動させられる。饋還導管の途中にある
サーミスタ６２，６３を流量表示器６４に接続
し、前に第１図について説明した様に流量を表示
する。段数を増やすことによつて増幅器の利得を
増加したので、この流量計は１段の場合よりも一
層小さい流量で振動する。こうして流量範囲が拡
大される。勿論、利得は使われる増幅段の数に関
係する。

饋還信号の望ましくない位相遅れを最小限に抑
える為、流体増幅器の接続部、第７図で云えば、
増幅段の間の接続部は出来るだけ短くすべきであ
る。その１つの方法は、所望の相互接続用の流れ
通路及び導管を形成する様に適当な形に切込んだ
一連の相接する積層板を積重ねて、１つ又は更に
多くの増幅器を形成することである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の１実施例の流量計の平面図
で、内部の流れ通路の形を示す為にカバー板をは
ずしてある。第２図は第１図の切断線２―２から
矢印の方向に見た側面断面図、第３図は第１図の
切断線３―３から矢印の方向に見た流量計の正面
断面図、第４図は流路信号が発生され且つ表示さ
れる様子を示した簡略接続図、第５図は幾つかの
実施例に用いることが出来る、流量計の一部分を
形成する流体増幅器の動作特性を示すグラフ、第
６図は幾つかの実施例に該当する流量計の動作特
性の説明に役立つベクトル図、第７図はこの発明
の幾つかの実施例に用いることが出来る様な、流
量計の動作範囲を拡大する為に複数個の流体増幅
器を直列の各段に接続する様子を示した流体回路
の接続図、第８図及び第９図はこの発明の幾つか
の実施例に該当する、流量計の動作特性の説明用
のグラフ、第１０図はこの発明の第２の実施例に
従つて、第１図の図示例を変更した場合の平面
図、第１１図は第１０図の実施例の場合の断面
図、第１２図は第１０図の実施例の場合の第３図
と同様な断面図、第１３図は第１０図の流量計の
拡大部分図で、オリフイスの細部を示す。第１４
図は第１２図の切断線Ｔ―Ｔから矢印の方向に見
た断面図である。 主な符号の説明、１８：流体加速ノズル、２
３：相互作用室、２５，２６：受取り器、２７，
２８：饋還通路、３１，３２：制御ポート、３
３，３４：逃し開口、３８，３９：サーミスタ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 比例形の入力出力特性を持つ様に構成されて
   いて、相互作用室を持つている流体増幅器と、 その流量を測定しようとする流体の少なくとも
   一部分を受取り、前記相互作用室に向けた流体ジ
   エツトを形成する流体加速手段と、 前記ジエツトの両側に配置されていて流体ジエ
   ツトの差別的に可変の部分を受取る受取り手段
   と、 制御ポートを形成していて、前記ジエツトを受
   取り手段に対して横方向に偏向する導管手段と、 前記受取り手段及び増幅器の制御ポートを相互
   接続する饋還導管手段と、 ジエツトの振動周波数を感知し、前記流体加速
   手段を通過する流量を表示する手段とを含み、 前記制御ポートと前記受取り手段との間で、前
   記相互作用室の側壁が前記ジエツトから隔つてい
   て、 前記相互作用室が逃し導管手段を含み、 前記制御ポートの面積は比較的小さくされてい
   る流体式流量計。 ２ 特許請求の範囲１に記載した流体式流量計に
   於て、前記流体加速手段が、尖つた縁のオリフイ
   スである流体式流量計。 ３ 特許請求の範囲２に記載した流体式流量計に
   於て、前記オリフイスが非円形である流体式流量
   計。 ４ 特許請求の範囲２に記載した流体式流量計に
   於て、前記オリフイスの形が、少なくとも２対の
   平行な側面と、２つの平行な側面に設けられた尖
   つた縁とで構成されている流体式流量計。 ５ 特許請求の範囲４に記載した流体式流量計に
   於て、前記オリフイスが矩形であつて２つの側面
   に尖つた縁を有する流体式流量計。 ６ 特許請求の範囲５に記載した流体式流量計に
   於て、尖つた縁の側面の長さと平坦なオリフイス
   の側面の長さとの比、即ち縦横比が、調節可能な
   流体式流量計。 ７ 特許請求の範囲６に記載した流体式流量計に
   於て、前記オリフイスの縦横比が1.5乃至2.0の範
   囲内である流体式流量計。 ８ 特許請求の範囲１に記載した流体式流量計に
   於て、前記相互作用室が有する前記導管手段が前
   記流体を逃がすことにより、境界層効果によつて
   ジエツトを偏向させる傾向を持つ様な差圧が増大
   するを防止する流体式流量計。 ９ 特許請求の範囲８に記載した流体式流量計に
   於て、前記逃し導管手段が、ジエツトの両側で相
   互作用室内に、２つの開口を持ち、各々の開口は
   ジエツトと室の側壁との間に設けられている流体
   式流量計。 １０ 特許請求の範囲１に記載した流体式流量計
   に於て、制御ポートに加えられる差圧が受取り手
   段内にその結果生ずる差圧に比例関係を持つ流体
   式流量計。 １１ 特許請求の範囲１に記載した流体式流量計
   に於て、前記制御ポートがジエツトの直ぐ近くに
   設けられていて、その流れインピーダンスをジエ
   ツトの速度に伴つて変えさせ、饋還手段に対する
   位相遅れを無視出来る値に保ち、こうしてジエツ
   トの振動周波数がジエツトの速度、従つて流体の
   流れの速度に直接的に比例する様にした流体式流
   量計。 １２ 特許請求の範囲１に記載した流体式流量計
   に於て、前記相互作用室の側壁が、ジエツトの軸
   線から離れる向きに彎曲して、壁に対する付着を
   防止する流体式流量計。 １３ 特許請求の範囲１２に記載した流体式流量
   計に於て、ジエツトと前記室の彎曲する側壁との
   間に逃し導管を配置して、ジエツトの両側で相互
   作用室内に差圧が生ずるのを防止し、こうして境
   界層効果並びに側壁に対する付着によるジエツト
   の偏向を除いた流体式流量計。 １４ 特許請求の範囲１に記載した流体式流量計
   に於て、受取り手段、饋還導管手段及び制御ポー
   トで構成される饋還回路の移相は、該回路の流体
   抵抗がジエツトの速度に比例して変わる様に制御
   ポートをジエツトに対して位置ぎめすることによ
   り、略一定にとゞまる様にした流体式流量計。 １５ 流体導管に接続される入口通路及び出口通
   路を持つていて前記導管を通る流体の流量を感知
   する流体式流量計に於て、 ジエツト相互作用室を形成する壁部分を持つハ
   ウジングと、 前記入口通路に接続されていて流体ジエツトを
   発生して該ジエツトを相互作用室の中に通す流体
   加速手段と、前記室から出口通路へ通ずる逃し導
   管手段と、前記ジエツトの両側で前記相互作用室
   内に配置されていて、ジエツトの中心位置からの
   横方向の偏向に応答してジエツトから差別的に可
   変の流体部分を受取る１対の流体受取り手段と、 前記ジエツト相互作用室より上流側でジエツト
   の両側に配置された制御ポートを形成してジエツ
   トを横方向に偏向させる手段と、 前記受取り手段及び制御ポートを相互接続して
   差圧饋還信号を印加することによつてジエツトを
   振動させる饋還導管手段と、 前記相互作用室の一部分を形成していて、流体
   が巻込まれたことによる相互作用室内のジエツト
   の両側の差圧を防止し、こうして前記室内でのジ
   エツトの横方向の偏向を防止すると共にジエツト
   が室壁に付着するのを防止し、流量計が、相互作
   用室を通過する流体が層流並びに乱流状態になる
   場合を含む広い流量範囲にわたつて動作する様に
   させる手段と、 ジエツトの振動周波数を感知して導管を通る流
   量を表示する手段とを有し、 前記制御ポートは前記流体ジエツトの根元の直
   ぐそばに配置されていて、ジエツトの両側に存在
   する差圧によつて横方向の偏向を行ない、前記ポ
   ートの面積は、相互作用室を通過する流体ジエツ
   ト全部の内、該ポートを通過する百分率が小さく
   なる様になつており、この為入力及び出力側の流
   体の流れに対する抵抗が流体速度に比例して変わ
   る様にした流体式流量計。 １６ 比例形の入力出力特性を持つ様に構成され
   ていて、相互作用室を持つている流体増幅器と、 その流量を測定しようとする流体の少なくとも
   一部分を受取り、前記相互作用室に向けた流体ジ
   エツトを形成する流体加速手段と、 前記ジエツトの両側に配置されていて流体ジエ
   ツトの差別的に可変の部分を受取る受取り手段
   と、 制御ポートを形成していて、前記ジエツトを受
   取り手段に対して横方向に偏向する導管手段と、 前記受取り手段及び増幅器の制御ポートを相互
   接続する饋還導管手段と、 ジエツトの振動周波数を感知し、前記流体加速
   手段を通過する流量を表示する手段とを含み、 前記制御ポートと前記受取り手段との間で、前
   記相互作用室の側壁が前記ジエツトから隔つてい
   て、 前記相互作用室が逃し導管手段を含み、 前記制御ポートの面積は比較的小さくされてい
   る流体式流量計に於て、 流量計が入口及び出口接続部を持つていて、該
   接続部が流体の流量を測定しようとする流体配管
   の途中に接続され、 前記増幅器は液体増幅段の合成であり、各段は
   流体入口及び出口接続部を持つと共に夫々の流体
   加速装置又は手段がその間に接続されていて流体
   ジエツトを発生し、各段が流体ジエツトの偏向を
   制御する１対の段入力接続部と、前記受取り手段
   として夫々１対の流体受取り器に接続される１対
   の段出力接続部とを持ち、夫々１対の受取り器は
   流体ジエツトから差別的な可変量の流体を受取
   り、 各段は比例形動作特性を持つていて、夫々の段
   入力接続部に選ばれた差圧が加えられると、増幅
   器の動作範囲内で段出力接続部の間に比例した一
   層大きな差圧出力が得られる様になつており、 前記導管手段が各段の入力接続部を流量計の入
   口接続部に接続すると共に各段の出口接続部を流
   量計の出口接続部に接続し、 更に、各段を直列に接続する付加的な導管手段
   を設けて、各段の出力接続部が次の段の入力接続
   部に接続される様にし、 前記饋還導管手段が最後の増幅段の出力接続部
   を最初の増幅段の入口接続部に接続して、装置が
   増幅器を通る流体の流量と共に可変の周波数で振
   動する様にした流体式流量計。