JP3295532B2 - フルイディック流量計 - Google Patents

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、特に流路形状が非対
称な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に基づいて流体の流量を計量
するものである。

【０００３】ここで、図５を参照して、ガスメータとし
て利用されるフルイディック流量計の一例について説明
する。こ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１１１と気体を排出する出口部１１２と
を有する本体１１０を備えている。本体１１０内には隔
壁１１３が設けられ、この隔壁１１３と入口部１１１と
の間に第１の気体流路１１４が形成され、隔壁１１３と
出口部１１２との間に第２の気体流路１１５が形成され
ている。隔壁１１３には開口部１１６が設けられ、第１
の気体流路１１４内には、開口部１１６を閉塞可能な遮
断弁１１７が設けられている。また、本体１１０の外側
にはソレノイド１１８が固定され、このソレノイド１１
８のプランジャ１１９が、本体１１０の側壁を貫通して
遮断弁１１７に接合されている。また、遮断弁１１７と
本体１１０との間におけるプランジャ１１９の周囲に
は、ばね１２０が設けられ、このばね１２０が遮断弁１
１７を開口部１１６側へ付勢している。

【０００４】第２の気体流路１１５内には、入口部１１
１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１２１が設けられている。このノズル１２１の上流
側には気体の流れを整えるための整流部材１２２が設け
られている。ノズル１２１の下流側には、拡大された流
路を形成する一対の側壁１２３、１２４が設けられてい
る。この側壁１２３、１２４の間には、所定の間隔を開
けて、上流側に第１ターゲット１２５、下流側に第２タ
ーゲット１２６がそれぞれ配設されている。また、側壁
１２３、１２４の外側には、ノズル１２１を通過した気
体を各側壁１２３、１２４の外周部に沿ってノズル１２
１の噴出口側へ帰還させる一対のフィードバック流路１
２７、１２８を形成するリターンガイド１２９が配設さ
れている。また、フィードバック流路１２７、１２８の
各出口部分と出口部１１２との間には、リターンガイド
１２９の背面と本体１１０とによって、一対の排出路１
３１、１３２が形成されている。また、ノズル１２１の
噴出口の近傍には、ノズル１２１を通過した気体の流れ
る方向の切り替わりを検出するための差圧センサに通じ
る導圧孔１３３、１３４が設けられている。この導圧孔
１３３、１３４は、本体１１０の底部の外側に設けられ
た図示しない差圧センサに接続されている。そして、こ
の差圧センサによって、ノズル１２１を通過した気体の
流れる方向の切り替わりを検出するようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図５に示す
フルイディック流量計では、ノズル１２１から出口部１
１２の前までの部分（以下、素子部という。）の形状は
左右対称である。これに対し、素子部の左右方向の中心
線１５１と出口部１１２の中心線１５２は一致していな
い。このような配置となっているのは、ガスメータにお
いては入口部１１１と出口部１１２の位置が決まってい
ること、および素子部の左右方向の中心線１５１と出口
部１１２の中心線１５２を一致させるように素子部を配
置するとフルイディック流量計の外形が大きくなり、ガ
スメータとして設置するのに支障をきたす場合があると
いう事情によるものである。

【０００６】しかしながら、上述のように、素子部の形
状が左右対称であるにもかかわらず、素子部の左右方向
の中心線１５１と出口部１１２の中心線１５２が一致し
ていないと、排出路１３１を通って出口部１１２へ向か
う流路と排出路１３２を通って出口部１１２へ向かう流
路とが非対称になる。すなわち、排出路１３１を通って
出口部１１２へ向かう流路の方が、排出路１３２を通っ
て出口部１１２へ向かう流路よりも流路の抵抗が大き
い。そのため、特に大流量時に、フィードバック流路１
２７、１２８における気体の流れ方が異なり、フルイデ
ィック発振の波形が不安定になって、正確な流量計測が
できなくなる場合があるという問題点がある。

【０００７】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、素子部から出口部までの排出流路が
非対称なフルイディック流量計において、特に大流量時
におけるフルイディック発振を安定化して、正確な流量
計測を行うことが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。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１記載のフルイデ
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、この一対の側壁の外側に設
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、流体を排出する出口部
であって、その中心線がノズルの中心線と一致しない位
置に配置された出口部と、ノズルを通過し各側壁に沿っ
て流れる流体を前記出口部へ導く排出流路であって、前
記ノズルを通過し各側壁に沿って流れる流体を前記リタ
ーンガイドの外側に排出する排出口を含み、この排出口
は、排出流路の抵抗が前記ノズルの中心線の両側につい
て均等化されるように、前記ノズルの中心線を境にして
前記出口部に近い方が前記出口部に遠い方よりも断面積
が小さく形成された排出流路と、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を備え
たものである。

【０００９】このフルイディック流量計では、入口部か
ら受け入れられた流体はノズルを通過して噴流となる。
このノズルを通過した流体は一対のフィードバック流路
を交互に流れ、排出流路を経て出口部より排出される。
排出流路は、流路の抵抗がノズルの中心線の両側につい
て均等化されているので、一対のフィードバック流路に
おける流体の流れ方が均等化され、フルイディック発振
が安定する。

【００１０】請求項２記載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、この一対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、流体を排出する出口部であっ
て、その中心線が前記ノズルの中心線と一致しない位置
に配置された出口部と、前記ノズルを通過し各側壁に沿
って流れる流体を前記出口部へ導く排出流路であって、
前記ノズルを通過し各側壁に沿って流れる流体を前記リ
ターンガイドの外側に排出する排出口を含み、排出流路
の抵抗が前記ノズルの中心線の両側について均等化され
るように、前記排出口の近傍における前記側壁と前記リ
ターンガイドとの間隔が、前記ノズルの中心線を境にし
て、前記出口部に近い方が前記出口部に遠い方よりも小
さく形成された排出流路と、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を備えたも
のである。

【００１１】このフルイディック流量計では、入口部か
ら受け入れられた流体はノズルを通過して噴流となる。
このノズルを通過した流体は一対のフィードバック流路
を交互に流れ、排出流路を経て出口部より排出される。
排出流路は、流路の抵抗がノズルの中心線の両側につい
て均等化されているので、一対のフィードバック流路に
おける流体の流れ方が均等化され、フルイディック発振
が安定する。

【００１２】

【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。

【００１３】図１は本発明の第１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を閉塞可能な遮断
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の側壁を貫通して遮断弁１７に接
合されている。また、遮断弁１７と本体１０との間にお
けるプランジャ１９の周囲には、ばね２０が設けられ、
このばね２０が遮断弁１７を開口部１６側へ付勢してい
る。

【００１４】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
体の流れを整えるための整流部材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２
３、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２１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２
９が配設されている。このリターンガイド２９は、第２
ターゲット２６の下流側からノズル２１の噴出口側まで
側壁２３、２４を囲うように連続して延設されている。

【００１５】また、リターンガイド２９には、側壁２
３、２４の外側に位置に、それぞれ、ノズル２１を通過
し各側壁２３、２４に沿って流れる気体をリターンガイ
ド２９の外側に排出する排出口３５、３６が設けられて
いる。また、この排出口３５、３６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。なお、
ノズル２１を通過し各側壁２３、２４に沿って流れる気
体を出口部１２へ導く排出流路は、これら排出口３５、
３６および排出路３１、３２を含むものである。

【００１６】ところで、本実施例では、ノズル２１の中
心線（ノズル２１から出口部１２の前までの素子部の左
右方向の中心線）５１と出口部１２の中心線５２は一致
していない。そこで、本実施例では、排出流路の抵抗が
ノズル２１の中心線５１の両側について均等化されるよ
うに、ノズル２１の中心線５１を境にして出口部１２に
近い方の排出口３６の断面積を、出口部１２に遠い方の
排出口３５の断面積よりも小さく形成している。これに
より、排出口３５および排出路３１を通って出口部１２
へ向かう流路の抵抗と、排出口３６および排出路３２を
通って出口部１２へ向かう流路の抵抗とが略等しくなっ
ている。

【００１７】また、ノズル２１の噴出口の近傍には、導
圧孔３３、３４が設けられている。また、本体１０の底
部の外側には、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、圧電膜等を用
いて差圧を検出する差圧センサ４０（図１では図示しな
い。）が設けられている。導圧孔３３、３４はこの差圧
センサ４０の各圧力導入口に接続されている。そして、
この差圧センサ４０によって、導圧孔３３と導圧孔３４
における差圧を検出して、この差圧の変化に基づいて気
体の流れる方向の切り替わりを検出するようになってい
る。

【００１８】図２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、差圧センサ４０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、例えば差圧センサ４０の出力を
２値化してパルスを生成し、単位時間当たりのパルスの
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を動
作させ、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。

【００１９】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。

【００２０】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１
６、第２の気体流路１５、整流部材２２を順に経て、ノ
ズル２１に入る。

【００２１】ノズル２１を通過した気体は、噴流となっ
て噴出口より噴出される。噴出口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２
７を経て、ノズル２１の噴出口側へ帰還され、一部は排
出口３５および排出路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、一部は排出口３
６および排出路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２８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、差圧センサ４０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を動作させ、弁１
７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。

【００２２】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。

【００２３】ところで、本実施例では、ノズル２１の中
心線５１と出口部１２の中心線５２は一致していない
が、ノズル２１の中心線５１を境にして出口部１２に近
い方の排出口３６の断面積を、出口部１２に遠い方の排
出口３５の断面積よりも小さく形成することによって、
排出口３５および排出路３１を通って出口部１２へ向か
う流路の抵抗と、排出口３６および排出路３２を通って
出口部１２へ向かう流路の抵抗とを略等しくしている。
従って、一対のフィードバック流路２７、２８における
気体の流れ方が均等化され、大流量時においてもフルイ
ディック発振が安定し、正確な流量の計測が可能とな
る。

【００２４】図３は本発明の第２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。この図に示すよう
に、本実施例は、第１実施例のフルイディック流量計に
おけるリターンガイド２９に対して、排出口３５、３６
の他に、第２ターゲット２６の反ノズル側の位置に、更
に排出口３７を設けたものである。この排出口３７は、
排出流路の抵抗がノズル２１の中心線５１の両側につい
て均等化されるように、ノズル２１の中心線５１を境に
して出口部１２に近い方の部分の断面積を、出口部１２
に遠い方の部分の断面積よりも小さく形成している。

【００２５】このフルイディック流量計では、側壁２３
に沿って流れる気体が排出口３５および排出路３１、あ
るいは排出口３７を通って出口部１２へ向かう排出流路
の抵抗と、側壁２４に沿って流れる気体が排出口３６お
よび排出路３２、あるいは排出口３７を通って出口部１
２へ向かう排出流路の抵抗とが略等しくなり、一対のフ
ィードバック流路２７、２８における気体の流れ方が均
等化される。

【００２６】その他の構成、作用および効果は第１実施
例と同様である。

【００２７】図４は本発明の第３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。この図に示すよう
に、本実施例は、第２実施例のフルイディック流量計に
おいて、排出口３５、３６の断面積を等しくし、代わり
に、側壁２４を側壁２３よりも大きくして、排出口３６
の近傍における側壁２４とリターンガイド２９との間隔
を、排出口３５の近傍における側壁２３とリターンガイ
ド２９との間隔よりも小さくしたものである。これによ
り、排出口３５および排出路３１を通って出口部１２へ
向かう流路の抵抗と、排出口３６および排出路３２を通
って出口部１２へ向かう流路の抵抗とが略等しくなって
いる。

【００２８】その他の構成、作用および効果は第２実施
例と同様である。

【００２９】なお、本発明は上記各実施例に限定され
ず、例えば、排出流路の抵抗をノズル２１の中心線５１
の両側について均等化するために、出口部１２に近い方
の排出路３２の途中に絞りを設けても良い。

【００３０】また、差圧センサ４０の代わりに、各導圧
孔３３、３４に接続された２つの圧力センサを設け、こ
の２つの圧力センサの出力から流量を演算するようにし
ても良い。

【００３１】また、上記各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。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、素
子部から出口部までの排出流路が非対称なフルイディッ
ク流量計において、排出流路の抵抗をノズルの中心線の
両側について均等化したので、一対のフィードバック流
路における流体の流れ方が均等化され、特に大流量時に
おけるフルイディック発振が安定化され、正確な流量計
測を行うことが可能となるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係るフルイディック流量
計の構成を表す断面図である。

【図２】本発明の第１実施例に係るフルイディック流量
計の回路部分の構成を表すブロック図である。

【図３】本発明の第２実施例に係るフルイディック流量
計の構成を表す断面図である。

【図４】本発明の第３実施例に係るフルイディック流量
計の構成を表す断面図である。

【図５】ガスメータとして利用されるフルイディック流
量計の一例の構成を表す断面図である。

【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 ３１、３２ 排出路 ３３、３４ 導圧孔 ３５、３６ 排出口 ４０ 差圧センサ

Claims (2)

(57)【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、 この一対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、 流体を排出する出口部であって、その中心線が前記ノズ
   ルの中心線と一致しない位置に配置された出口部と、 前記ノズルを通過し各側壁に沿って流れる流体を前記出
   口部へ導く排出流路であって、前記ノズルを通過し各側
   壁に沿って流れる流体を前記リターンガイドの外側に排
   出する排出口を含み、この排出口は、排出流路の抵抗が
   前記ノズルの中心線の両側について均等化されるよう
   に、前記ノズルの中心線を境にして前記出口部に近い方
   が前記出口部に遠い方よりも断面積が小さく形成された
   排出流路と、 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を具備することを特徴とするフルイ
   ディック流量計。
2. 【請求項２】 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、 この一対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、 流体を排出する出口部であって、その中心線が前記ノズ
   ルの中心線と一致しない位置に配置された出口部と、 前記ノズルを通過し各側壁に沿って流れる流体を前記出
   口部へ導く排出流路であって、前記ノズルを通過し各側
   壁に沿って流れる流体を前記リターンガイドの外側に排
   出する排出口を含み、排出流路の抵抗が前記ノズルの中
   心線の両側について均等化されるように、前記排出口の
   近傍における前記側壁と前記リターンガ イドとの間隔
   が、前記ノズルの中心線を境にして、前記出口部に近い
   方が前記出口部に遠い方よりも小さく形成された排出流
   路と、 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を具備することを特徴とするフルイ
   ディック流量計。