JPH07318387A - フルイディック流量計およびフルイディック発振検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 左右の導圧孔に同圧が加わったときにおける
誤差出力を低減すると共に、外来ノイズや流体の圧力変
動に対する耐性を向上して、測定精度を向上する。 【構成】 噴流を発生させるノズルの噴出口の近傍に
は、ノズル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３７に通じる導圧孔３３、３
４が設けられている。導圧孔３３、３４には、それぞれ
導圧管５１、５２の一端が接続されている。この導圧管
５１、５２の他端は、差圧センサ３７の各圧力導入口に
接続されている。導圧管５１、５２間には、両者をバイ
パスするバイパス管５３が設けられている。バイパス管
５３は、左右の導圧孔３３、３４に同圧が加わったとき
に差圧センサ３７に加わる左右の圧力を均等化すると共
に、外来ノイズや気体の圧力変動を相殺して、除去す
る。

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、およびこのフルイディック
流量計において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ためのフルイディック発振検出装置
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８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。

【０００５】図９は図８における導圧孔１３３、１３４
および差圧センサを含む断面を拡大して示す断面図であ
る。この図に示すように、本体１１０の底部の外側に
は、圧電膜等を用いて差圧を検出する差圧センサ１３７
が設けられている。また、導圧孔１３３、１３４には、
それぞれ導圧管１５１、１５２の一端が接続されてい
る。この導圧管１５１、１５２の他端は、差圧センサ１
３７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１３７によって、導圧孔１３３と導圧孔１３４
における差圧を検出して、この差圧の変化に基づいてフ
ルイディック発振を検出するようになっている。また、
導圧管１５１、１５２および差圧センサ１３７は、本体
１１０の底部の外側に固定されたケース１５５によって
覆われている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図８に示す
フルイディック流量計では、導圧孔１３３、１３４に同
圧が加わったとき、すなわち差圧が零のときでも、差圧
センサ１３７の圧電膜の左右の不均等などにより、圧電
膜の左右で圧力がキャンセルされにくく、差圧センサ１
３７の出力が零になりにくいという問題点がある。

【０００７】また、図８に示すフルイディック流量計で
は、付近の工事振動等によって発生する高周波の圧力変
動である外来ノイズや、流体の圧力変動に対して耐性が
小さく、Ｓ／Ｎ比が悪いという問題点がある。図１０
（ａ）は圧力変動の一例を示している。この圧力変動の
最大幅１６ｍｍＨ₂ Ｏとなっている。また、図１０
（ｂ）は図１０（ａ）に示す圧力変動に対する差圧セン
サ１３７の出力の一例を示している。この差圧センサ１
３７の出力の変動の最大幅は６８．８ｍＶとなってい
る。このように圧力変動に対する差圧センサ１３７の出
力の変動が大きいと、この出力変動がフルイディック発
振に伴う差圧センサ１３７の出力変化として誤って検出
される場合がある。また、図１１は圧力変動の周波数特
性の一例を示し、図１２は図１１に示す特性の圧力変動
に対する差圧センサ１３７の出力の周波数特性の一例を
示したものである。これらの図から、図８に示すフルイ
ディック流量計が、圧力変動に対して耐性が小さいこと
が分かる。

【０００８】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、左右の導圧孔に同圧が加わったとき
における誤差出力を低減すると共に、外来ノイズや流体
の圧力変動に対する耐性を向上して、測定精度を向上で
きるようにしたフルイディック流量計およびフルイディ
ック発振検出装置を提供することにある。

【０００９】

【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、入口部か
ら受け入れた流体を通過させて噴出口より噴流を発生さ
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、フィードバック流路を
通過した流体を排出する出口部と、ノズルの噴出口の左
右両側に設けられた導圧孔と、この導圧孔に接続され、
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
するために、左右の導圧孔における差圧を検出する圧力
センサと、左右の導圧孔間をバイパスするバイパス路と
を備えたものである。

【００１０】このフルイディック流量計では、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
る。圧力センサは、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ために、左右の導圧孔における
差圧を検出する。また、バイパス路は、左右の導圧孔に
同圧が加わったときに圧力センサに加わる左右の圧力を
均等化すると共に、外来ノイズや流体の圧力変動を相殺
して、除去する。

【００１１】請求項２記載のフルイディック発振検出装
置は、フルイディック流量計においてノズルを通過した
流体の流れる方向の切り替わりを検出するためのもので
あって、ノズルの噴出口の左右両側に設けられた導圧孔
と、この導圧孔に接続され、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ために、左右の導圧孔
における差圧を検出する圧力センサと、左右の導圧孔間
をバイパスするバイパス路とを備えたものである。

【００１２】このフルイディック発振検出装置では、圧
力センサは、ノズルを通過した流体の流れる方向の切り
替わりを検出するために、左右の導圧孔における差圧を
検出する。また、バイパス路は、左右の導圧孔に同圧が
加わったときに圧力センサに加わる左右の圧力を均等化
すると共に、外来ノイズや流体の圧力変動を相殺して、
除去する。

【００１３】

【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。

【００１４】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。

【００１５】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。また、フィードバック流路２７、
２８の各出口部分と出口部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３
１、３２が形成されている。また、ノズル２１の噴出口
の近傍には、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ための差圧センサに通じる導圧孔
３３、３４が設けられている。

【００１６】図２は図１における導圧孔３３、３４およ
び差圧センサを含む断面を拡大して示す断面図である。
この図に示すように、本体１０の底部の外側には、圧電
膜等を用いて差圧を検出する圧力センサとしての差圧セ
ンサ３７が設けられている。また、導圧孔３３、３４に
は、それぞれ導圧管５１、５２の一端が接続されてい
る。この導圧管５１、５２の他端は、差圧センサ３７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３７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フルイディック
発振を検出するようになっている。また、本実施例で
は、左右の導圧孔３３、３４間をバイパスするバイパス
路として、導圧管５１、５２間をバイパスするバイパス
管５３が設けられている。導圧孔３３、３４、差圧セン
サ３７およびバイパス管５３によって、本実施例におけ
るフルイディック発振検出装置が構成される。また、導
圧管５１、５２、バイパス管５３および差圧センサ３７
は、本体１０の底部の外側に固定されたケース５５によ
って覆われている。

【００１７】図３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３７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３７の出力を
“＋１”、“０”に２値化して、“＋１”と“０”のパ
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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】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、排出路３
１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、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２
７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３７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１７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。

【００２１】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。

【００２２】ところで、本実施例では、導圧管５１、５
２間をバイパスするバイパス管５３が設けられている。
このバイパス管５３により、左右の導圧孔３３、３４に
同圧が加わったときに差圧センサ３７に加わる左右の圧
力が均等化され、左右の圧力がキャンセルされ、誤差出
力が低減される。また、付近の工事振動等によって発生
する高周波の圧力変動である外来ノイズや、気体の圧力
変動があるときでも、バイパス管５３により、外来ノイ
ズや気体の圧力変動が相殺され、除去される。従って、
外来ノイズや気体の圧力変動に対する耐性が向上する。
なお、バイパス管５３によってフルイディック発振によ
る差圧の変化の振幅も低下するが、フルイディック発振
による差圧の変化の振幅は、外来ノイズや気体の圧力変
動に伴う差圧の変動の振幅に比べると大きいため、フル
イディック発振の検出には影響がない。以上のことか
ら、本実施例によれば、フルイディック流量計の測定精
度が向上する。

【００２３】図４（ａ）は圧力変動の一例を示してい
る。この圧力変動の最大幅１６ｍｍＨ₂ Ｏとなってい
る。また、図４（ｂ）は図４（ａ）に示す圧力変動に対
する差圧センサ３７の出力の一例を示している。この差
圧センサ３７の出力の変動の最大幅は３２．８ｍＶとな
っている。図４（ｂ）と図１０（ｂ）を比較すると明ら
かなように、バイパス管５３を設けることにより、圧力
変動に対する差圧センサ３７の出力の変動が小さくなる
ことが分かる。

【００２４】図５は圧力変動の周波数特性の一例を示
し、図６は図５に示す特性の圧力変動に対する差圧セン
サ３７の出力の周波数特性の一例を示したものである。
図６と図１２を比較すると明らかなように、バイパス管
５３を設けることにより、特に、図６および図１２にお
いて符号Ａ、Ａ´で示す数１００Ｈｚ付近の圧力変動
（ノイズ）が低減されることが分かる。

【００２５】図７は本発明の第２実施例のフルイディッ
ク流量計における導圧孔３３、３４および差圧センサを
含む断面を拡大して示す断面図である。この図に示すよ
うに、本実施例は、第１実施例におけるバイパス管５３
の代わりに、本体１０に、左右の導圧孔３３、３４をバ
イパスするバイパス路５４を設けたものである。

【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】なお、本発明は上記各実施例に限定され
ず、例えば、差圧センサ３７の代わりに、各導圧孔３
３、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各導圧孔３３、３４における
差圧を求めて、流量を演算するようにしても良い。

【００２８】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。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、左
右の導圧孔間をバイパスするバイパス路を設けたので、
左右の導圧孔に同圧が加わったときにおける誤差出力が
低減されると共に、外来ノイズや流体の圧力変動に対す
る耐性が向上し、測定精度が向上するという効果があ
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
計の構成を示す断面図である。

【図２】図１における導圧孔および差圧センサを含む断
面を拡大して示す断面図である。

【図３】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示すブロック図である。

【図４】気体の圧力変動と、この圧力変動に対する図２
における差圧センサの出力の一例を示す波形図である。

【図５】圧力変動の周波数特性の一例を示す特性図であ
る。

【図６】図５に示す特性の圧力変動に対する図２におけ
る差圧センサの出力の周波数特性の一例を示す特性図で
ある。

【図７】本発明の第２実施例に係るフルイディック流量
計における導圧孔および差圧センサを含む断面を拡大し
て示す断面図である。

【図８】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示す断面図である。

【図９】図８における導圧孔および差圧センサを含む断
面を拡大して示す断面図である。

【図１０】気体の圧力変動と、この圧力変動に対する図
９における差圧センサの出力の一例を示す波形図であ
る。

【図１１】圧力変動の周波数特性の一例を示す特性図で
ある。

【図１２】図１１に示す特性の圧力変動に対する図９に
おける差圧センサの出力の周波数特性の一例を示す特性
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 ３３、３４ 導圧孔 ３７ 差圧センサ ５１、５２ 導圧孔 ５３ バイパス管

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体を受け入れる入口部と、 前記入口部から受け入れた流体を通過させて噴出口より
   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、 前記フィードバック流路を通過した流体を排出する出口
   部と、 前記ノズルの噴出口の左右両側に設けられた導圧孔と、 この導圧孔に接続され、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ために、左右の導圧孔
   における差圧を検出する圧力センサと、 左右の導圧孔間をバイパスするバイパス路とを具備する
   ことを特徴とするフルイディック流量計。
2. 【請求項２】 フルイディック流量計においてノズルを
   通過した流体の流れる方向の切り替わりを検出するため
   のフルイディック発振検出装置であって、 前記ノズルの噴出口の左右両側に設けられた導圧孔と、 この導圧孔に接続され、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ために、左右の導圧孔
   における差圧を検出する圧力センサと、 左右の導圧孔間をバイパスするバイパス路とを具備する
   ことを特徴とするフルイディック発振検出装置。