JP3334736B2 - 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、流体の圧力変動を吸収
する機構を有する流量計に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガスメータ等に利用される流量計とし
て、フルイディック流量計が知られている。このフルイ
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（本出願において、フルイディック発振とい
う。）を利用し、フルイディック発振の周波数や周期に
基づいて流体の流量を計測するものである。

【０００３】このフルイディック流量計では、上流側に
おける流体の圧力変動によってフルイディック発振が乱
れると、正確な流量を計測できなくなる場合がある。そ
こで、従来は、フルイディック流量計内に、例えば図３
に示すような圧力変動吸収機構を設けていた。この圧力
変動吸収機構は、フルイディック流量計内に設けられた
隔壁１１０と、この隔壁１１０に設けられた圧力変動吸
収用の小径の開口部１１１と、隔壁１１０に設けられ、
開口部１１１よりも開口面積の大きい大径の開口部１１
２と、開口部１１１を開閉する小流量用のフロート弁１
２０と、開口部１１２を開閉する大流量用のフロート弁
１３０とを備えている。フロート弁１２０は、フロート
弁体１２１と、このフロート弁体１２１に連結されたシ
ャフト１２２と、このシャフト１２２を摺動自在に支持
するガイド１２２とを有している。同様に、フロート弁
１３０は、フロート弁体１３１と、このフロート弁体１
３１に連結されたシャフト１３２と、このシャフト１３
２を摺動自在に支持するガイド１３２とを有している。
フロート弁体１３１はフロート弁体１２１よりも重くな
っている。

【０００４】この圧力変動吸収機構では、流体、例えば
ガスの流量が小さいときは、ガスの圧力によって小流量
用のフロート弁１２０のフロート弁体１２１が持ち上げ
られ、ガスは図中矢印１４０で示すように、小径の開口
部１１１を通過する。この際、開口部１１１、および隔
壁１１０とフロート弁体１２１との間の間隙が抵抗とし
て作用してガスの圧力変動が吸収される。また、ガスの
流量が大きいときは、ガスの圧力によって大流量用のフ
ロート弁１３０のフロート弁体１３１も持ち上げられ、
ガスは大径の開口部１１２も通過し、圧力損失が低く抑
えられる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな圧力変動吸収機構では、一定流量のとき、２つのフ
ロート弁１２０、１３０のバランスがうまく取られず、
両方または一方の弁が上下方向に振動する圧力ハンチン
グを生じやすいという問題点があった。更に、ダストや
ミストの付着によって大流量用のフロート弁１３０の締
切性が低下すると、圧力変動吸収効果が著しく低下する
という問題点があった。

【０００６】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、圧力変動吸収のための弁が不安定な
動作をすることがないと共に、弁にダストやミストが付
着しても圧力変動吸収効果を確保できるようにした流量
計を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の流量計
は、流体の入口部から出口部に到る流路を形成する流量
計本体と、流路を通過する流体の流量を計測する流量計
測手段と、流路内において上流側と下流側を隔てる隔壁
と、この隔壁に設けられた圧力変動吸収用の第１の開口
部と、隔壁に設けられ、第１の開口部よりも開口面積の
大きい第２の開口部と、流体の圧力によって第１の開口
部を開閉する第１の弁と、電気的に駆動されて第２の開
口部を開閉する第２の弁と、流量計測手段によって計測
される流量に応じて第２の弁を制御する弁制御手段とを
備えたものである。

【０００８】この流量計では、流体の圧力によって第１
の弁が第１の開口部を開閉し、流体が第１の開口部を通
過することによって流体の圧力変動が吸収される。ま
た、第２の弁は、流量に応じて弁制御手段によって制御
され、電気的に駆動されて第２の開口部を開閉する。

【０００９】請求項２記載の流量計は、請求項１記載の
流量計において、弁制御手段が、流量計測手段によって
計測される流量が所定流量以下のときは第２の開口部を
閉じ、流量が所定流量を越えるときは第２の開口部を開
けるように第２の弁を制御するようにして、大流量時に
おける圧力損失を抑えるようにしたものである。

【００１０】請求項３記載の流量計は、請求項１または
２記載の流量計において、流量計測手段が、隔壁の下流
側に設けられ、ノズルから噴出される流体によるフルイ
ディック発振を生成するフルイディック発振生成部と、
このフルイディック発振生成部によって生成されるフル
イディック発振を検出するフルイディック発振検出セン
サと、このフルイディック発振検出センサの出力に基づ
いて流量を算出する流量演算手段とを有し、フルイディ
ック発振を利用して流量を計測するように構成したもの
である。

【００１１】

【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。

【００１２】図１は本発明の一実施例に係る流量計の構
成を示す断面図である。本実施例に係る流量計は、ガス
メータとして使用されるものである。図１に示すよう
に、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、上流側と下流側を隔てる隔壁１
３が設けられ、この隔壁１３と入口部１１との間に気体
流路１４が形成され、隔壁１３と出口部１２との間に気
体流路１５が形成されている。隔壁１３には、圧力変動
吸収用の小径の開口部４１と、この開口部４１よりも開
口面積の大きい大径の開口部４２とが形成されている。
開口部４１の上方には、気体の圧力によって開口部４１
を開閉する第１の弁としてのフロート弁４３が設けられ
ている。このフロート弁４３は、開口部４１を閉塞可能
なフロート弁体４４と、このフロート弁体４４に連結さ
れたシャフト４５と、このシャフト４５を摺動自在に支
持するガイド４６とを有している。一方、開口部４２の
上方には、開口部４２を開閉する第２の弁としての電磁
弁４７が設けられている。この電磁弁４７は、開口部４
２を閉塞可能な弁体４８と、一端が弁体４８に連結さ
れ、他端側が本体１０の側壁を貫通して外部に導出され
たシャフト４９と、本体１０の外側に設けられ、シャフ
ト４９を進退するソレノイドからなるアクチュエータ５
０とを有している。

【００１３】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。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２３，２４の間には、所定の間隔を開け
て、上流側にターゲット２５、下流側にターゲット２６
がそれぞれ配設されている。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２９が配設されている。フィードバック流路２７，２
８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。これらノズル２１から排出
路３１，３２に到る部分が本発明におけるフルイディッ
ク発振生成部に対応する。

【００１４】ノズル２１の噴出口の近傍には導圧孔３
３，３４が設けられ、本体１０の底部の外側には、図示
しない導圧路を介して導圧孔３３，３４に連通し、導圧
孔３３と導圧孔３４における差圧を検出するフルイディ
ック発振検出センサとしての圧電膜センサ３５（図１で
は図示せず。）が設けられている。

【００１５】図２は図１に示した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、流量
計は、圧電膜センサ３５の出力信号を増幅するアナログ
増幅器５１と、このアナログ増幅器５１の出力を波形整
形してパルスを生成する波形整形回路５２と、この波形
整形回路５２の出力パルスの周期に基づいて流量および
積算流量を算出する流量演算部５３と、この流量演算部
５３によって算出された積算流量を表示する表示部５４
と、流量演算部５３によって算出される流量に応じて電
磁弁４７のアクチュエータ５０を制御する弁制御部５５
とを備えている。弁制御部５５は、流量演算部５３によ
って算出される流量が所定流量以下のときは弁体４８に
よって開口部４２を閉じ、流量が所定流量を越えるとき
は弁体４８によって開口部４２を開けるようにアクチュ
エータ５０を制御するようになっている。

【００１６】なお、流量演算部５３および弁制御部５５
は、例えばマイクロコンピュータによって構成される。

【００１７】次に、本実施例に係る流量計の動作につい
て説明する。

【００１８】流量計の入口部１１から受け入れられた気
体は、気体流路１４、気体流路１５を順に経て、ノズル
２１に入る。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を交互に流れるフルイディック発
振を行う。このフルイディック発振の周波数、周期は流
量と対応関係がある。フルイディック発振は圧電膜セン
サ３５によって検出される。

【００１９】流量演算部５３は、波形整形回路５２から
出力されるパルスの周期に基づいて、流量および積算流
量を算出し、表示部５４は流量演算部５３によって算出
された積算流量を表示する。

【００２０】ここで、流量演算部５３によって算出され
る流量が所定流量以下のときは、弁制御部５５によって
電磁弁４７のアクチュエータ５０が制御されて、弁体４
８によって開口部４２が閉じられる。この状態では、気
体の圧力によってフロート弁４３のフロート弁体４４が
持ち上げられ、気体は小径の開口部４１を通過して気体
流路１４から気体流路１５へ流れる。この際、開口部４
１、および隔壁１３とフロート弁体４４との間の間隙が
抵抗として作用して気体の圧力変動が吸収される。一
方、流量演算部５３によって算出される流量が所定流量
を越えるときは、弁制御部５５によって電磁弁４７のア
クチュエータ５０が制御されて、弁体４８によって開口
部４２が開けられる。これにより、気体は大径の開口部
４２も通過し、圧力損失が低く抑えられる。

【００２１】以上説明したように、本実施例によれば、
開口部４２を開閉する弁を電磁弁４７としたので、２つ
のフロート弁を用いた場合のような２つの弁のバランス
による圧力ハンチングを生じることがない。また、電磁
弁４７の弁体４８にダストやミストが付着しても弁体４
８による開口部４２の締切性は確保されるので、開口部
４１およびフロート弁４３による圧力変動吸収効果が常
に確保される。

【００２２】なお、本発明は上記実施例に限定されず、
例えば、開口部４２を開閉する弁としては、電磁弁４７
に限らず、ねじ等を用いてモータの回転を進退運動に変
換して、シャフト４９を進退する電動の弁を用いても良
い。

【００２３】また、本発明は、気体のみならず液体の流
量を計測する流量計にも適用することができる。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように本発明の流量計によ
れば、圧力変動吸収用の第１の開口部よりも開口面積の
大きい第２の開口部を開閉する弁として、電気的に駆動
される第２の弁を用いたので、圧力変動吸収のための弁
が不安定な動作をすることがないと共に、弁にダストや
ミストが付着しても圧力変動吸収効果を確保することが
できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る流量計の構成を示す断
面図である。

【図２】本発明の一実施例に係る流量計の回路構成を示
すブロック図である。

【図３】従来の流量計における圧力変動吸収機構を示す
断面図である。

【符号の説明】

３５ 圧電膜センサ ４１ 開口部（第１の開口部） ４２ 開口部（第２の開口部） ４３ フロート弁 ４７ 電磁弁 ４８ 弁体 ４９ シャフト ５０ アクチュエータ ５３ 流量演算部 ５５ 弁制御部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (73)特許権者 000142425 株式会社金門製作所 東京都板橋区大原町13番１号 (73)特許権者 000150109 株式会社竹中製作所 大阪府大阪市生野区中川西１丁目１番51 号 (73)特許権者 000156813 関西ガスメータ株式会社 京都府京都市下京区中堂寺鍵田町10 (73)特許権者 000222211 東洋ガスメーター株式会社 富山県新湊市本江2795番地 (72)発明者 温井 一光 神奈川県藤沢市みその台９−10 (72)発明者 加藤 秀男 東京都荒川区南千住３−28−70−108 (72)発明者 酒井 克人 東京都葛飾区高砂３−２−７−123 (72)発明者 岡村 繁憲 大阪府大阪市中央区平野町４−１−２ 大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者 佐藤 孝人 愛知県東海市新宝町 507−２ 東邦瓦 斯株式会社 総合技術研究所内 (72)発明者 平井 完治 愛知県名古屋市熱田区千年１−２−70 愛知時計電機株式会社内 (72)発明者 一色 尚志 東京都板橋区志村１−２−３ 株式会社 金門製作所 中央研究所内 (72)発明者 今崎 正成 大阪府東大阪市西岩田４−７−31 株式 会社金門製作所 関西研究所内 (72)発明者 松下 雅彦 東京都渋谷区広尾５−１−11 (72)発明者 澁谷 忠夫 大阪府大阪市東成区東小橋２−10−16 関西ガスメータ株式会社内 (72)発明者 水越 靖 富山県新湊市本江2795番地 東洋ガスメ ーター株式会社内 審査官 森口 正治 (56)参考文献 特開 平４−145327（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−109273（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01F 1/00 - 9/02

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体の入口部から出口部に到る流路を形
   成する流量計本体と、 前記流路を通過する流体の流量を計測する流量計測手段
   と、 前記流路内において上流側と下流側を隔てる隔壁と、 この隔壁に設けられた圧力変動吸収用の第１の開口部
   と、 前記隔壁に設けられ、前記第１の開口部よりも開口面積
   の大きい第２の開口部と、 流体の圧力によって前記第１の開口部を開閉する第１の
   弁と、 電気的に駆動されて前記第２の開口部を開閉する第２の
   弁と、 前記流量計測手段によって計測される流量に応じて前記
   第２の弁を制御する弁制御手段とを備えたことを特徴と
   する流量計。
2. 【請求項２】 前記弁制御手段は、前記流量計測手段に
   よって計測される流量が所定流量以下のときは第２の開
   口部を閉じ、流量が所定流量を越えるときは第２の開口
   部を開けるように前記第２の弁を制御することを特徴と
   する請求項１記載の流量計。
3. 【請求項３】 前記流量計測手段は、前記隔壁の下流側
   に設けられ、ノズルから噴出される流体によるフルイデ
   ィック発振を生成するフルイディック発振生成部と、こ
   のフルイディック発振生成部によって生成されるフルイ
   ディック発振を検出するフルイディック発振検出センサ
   と、このフルイディック発振検出センサの出力に基づい
   て流量を算出する流量演算手段とを有することを特徴と
   する請求項１または２記載の流量計。