JP2000304578A - 流量計測方法及び流量計測機能付き弁装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 非常に少ない構成要素を用いた簡素な構造
で、省スペース化、省力化及び低コスト化を図りつつ、
流量計測と弁の開閉との連係による流量の自動制御を効
果的に実現できる流量計測機能付き弁装置を提供する。 【解決手段】 流路軸線に対して直交する軸心周りでの
回転により流路１２を開閉するバタフライ式弁体１３を
流体流れにより揚力を発生する翼形状に形成し、この翼
形状の弁体１３による発生揚力もしくは揚力により該弁
体１３またはそれに連なる部分に発生する歪を測定する
ゲージ１５と、このゲージ１５の測定結果から流速を求
め、かつ、その求めた流速と流路断面積とから流量を算
出する演算手段１６とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、各種の流体配管中
を流れる流体流量を計測し、その計測結果に基づいて、
例えば弁を自動的に開閉もしくは開度調整して流体流れ
を緊急停止あるいは緊急開放したり、流量を制御したり
する場合に適用される流量計測方法及び流量計測機能付
き弁装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】上記のごとき流量の自動制御を行うにあ
たって、従来一般には、流体配管中に流量計と弁とを各
別に設置して、流量計による流量測定結果に応じて弁を
自動的に開閉もしくは開度調整するように両者を連係さ
せる方法が採用されていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した従来
方法では、流量計と弁を各別に設置するために大きな設
置スペースが必要になるだけでなく、それらに対する維
持管理も各別に行う必要があって、面倒で手数がかかる
という問題がある。また、流量計単独でみても、流体流
れを受けて回転する羽根車の回転を歯車などで取り出
し、その取り出した回転数を計測して流速を求め、この
流速と流路断面積とから流量を算出するといったよう
に、多数の構成要素の組み合わせからなる構造的に複雑
で、かつコストの高い流量計が使用されており、このよ
うな流量計は流量測定性能に優れているものの、流量計
測と弁の開閉または開度調整との連係による流量の自動
制御などには不向きなものであった。

【０００４】本発明は上記した課題を解決するものであ
り、非常に少ない構成要素を用いた簡素な構造でありな
がら、流量を所定どおりに計測することができる流量計
測方法並びに流量計測と弁の開閉または開度調整との連
係による流量の自動制御に際して、省スペース化、維持
管理の省力化及び低コスト化を実現することができる流
量計測機能付き弁装置を提供することを目的としてい
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
ために、本発明に係る流量計測方法は、流路中に流体流
れによって揚力を発生する翼形状の揚力発生部材が配置
されており、この揚力発生部材による発生揚力もしくは
揚力により該揚力発生部材に発生する歪を測定して流速
を求め、この流速と流路断面積とから流量を算出するこ
とを特徴とするものである。

【０００６】また、本発明に係る流量計測機能付き弁装
置は、流路軸線に対して直交する軸心周りでの回転によ
り流路を開閉可能とされたバタフライ式弁体が流体流れ
によって揚力を発生する翼形状に形成され、この翼形状
の弁体による発生揚力もしくは揚力により該弁体または
それに連なる部分に発生する歪を測定する揚力もしくは
歪測定手段と、その測定結果から流速を求め、かつ、流
速と流路断面積とから流量を算出する演算手段とを備え
ていることを特徴とするものである。

【０００７】本発明方法によれば、流路中に翼形状の揚
力発生部材を配置するだけの非常に簡素な構成としなが
ら、流体流れによって発生する揚力もしくはその揚力に
より部材に発生する歪を測定することによって、それら
揚力もしくは歪と一定の関係にある流速を求め、この流
速と既知の流路断面積とから流量を所定どおりに計測す
ることが可能である。

【０００８】また、バタフライ式の弁体を翼形状に形成
し、この翼形状の弁体による発生揚力もしくは揚力によ
り該弁体またはそれに連なる部分に発生する歪を測定す
ることで流速を求めて流量を算出するように構成した本
発明の弁装置によれば、バタフライ式弁体の形状に工夫
を施すのみで、弁機能と流量計測機能とを一つの製品
（弁装置）に併有させることが可能であり、弁の開閉ま
たは開度調整と流量計測との連係による流量の自動制御
の実現に際して、設置スペースの節減、維持管理の一本
化による省力化が図れるとともに、製品の小型化及びコ
ストの著しい低減化が図れる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は本発明に係る流量計測方法
を実施するための流量計測装置全体の概略構成を示す横
断平面図、図２はその縦断側面図である。流体配管Ｐの
途中に同芯状に介在させてフランジ接合可能な筒状ケー
シング１における内部流路２の中央部に、流体流れによ
って揚力Ｌを発生する単独翼形状の揚力発生部材３が配
置されている。この単独翼形状の揚力発生部材３は、流
体流れの速度ωの翼弦３ａとなす角度（迎え角）αが一
定となるように軸状部材４を介して筒状ケーシング１に
固定保持されている。

【００１０】前記揚力発生部材３の翼弦３ａには、流体
流れによって該揚力発生部材３に発生する揚力Ｌもしく
はその揚力Ｌにより部材３に発生する歪を測定するゲー
ジ５が取り付けられている。この揚力もしくは歪測定用
ゲージ５には、その測定結果を受けて揚力もしくは歪と
一定の関係にある流速を求めるとともに、この流速と予
め設定入力されている既知の流路断面積とから流量を算
出する演算手段６が接続されている。また、演算手段６
には、算出された流量を表示するＬＣＤ等の表示手段７
が接続されている。

【００１１】上記構成の流量計測装置によれば、流体配
管Ｐ中の流体が筒状ケーシング１の内部流路２に流され
たとき、その流体流れによって揚力発生部材３に揚力Ｌ
が作用することになり、この揚力もしくはその揚力Ｌに
より揚力発生部材３に発生する歪がゲージ５により測定
されるとともに、その測定値が演算手段６に入力され
る。そして、この演算手段６において、揚力Ｌもしくは
歪と一定の関係にある流速が求められるとともに、その
求められた流速と予め設定入力されている既知の流路断
面積との積によって流量が算出され、その算出された流
量は表示手段７に表示されることになる。

【００１２】上記の実施形態は、流量計測専用の装置で
あるが、これと同様な原理に基づく流量計測機能を組み
込んだ弁装置について、以下説明する。図３は流量計測
機能付き弁装置全体の概略構成を示す横断平面図、図４
はその縦断側面図である。流体配管Ｐの途中に同芯状に
介在させてフランジ接合可能な筒状弁ケーシング１１に
おける内部流路１２の中央部に、外郭形状円形のバタフ
ライ式弁体１３が流路軸線ａに対して直交する軸心ｂ周
りに回転可能に保持されており、このバタフライ式弁体
１３を、前記軸心ｂを形成する弁軸１４を介して軸線ｂ
の周りにほぼ９０°の範囲で回転させることにより、図
３の実線に示すように、流路１２を全開する位置と図３
の仮想線に示すように、流路１２を全閉する位置とに切
替可能に構成されている。

【００１３】前記バタフライ式弁体１３は、その断面形
状において流体流れによって揚力Ｌを発生するような単
独翼形状に形成されているとともに、図３の実線に示す
全開位置において、その翼弦１３ａ側が流体流れの速度
ωに対して一定の迎え角αを有するような形態に形成さ
れている。前記バタフライ式弁体１３の翼弦１３ａに
は、流体流れによって該弁体１３に発生する揚力Ｌもし
くはその揚力Ｌにより弁体１３に発生する歪を測定する
ゲージ１５が取り付けられている。このゲージ１５に
は、その測定結果を受けて揚力もしくは歪と一定の関係
にある流速を求めるとともに、この流速と予め設定入力
されている既知の流路断面積とから流量を算出する演算
手段１６が接続されている。また、この演算手段１６
は、弁軸１４に直結された回転操作用駆動装置１８に電
気的に接続されており、算出流量が予め設定されている
所定値以上になったとき、弁体１３を図３の実線に示す
全開位置から図３の仮想線に示す全閉位置に自動的に切
替えるような制御信号を出力するプログラムが組み込ま
れている。

【００１４】上記構成の流量計測機能付き弁装置によれ
ば、バタフライ式弁体１３が図３の実線に示す全開位置
にあって、流体配管Ｐ中の流体が筒状弁ケーシング１１
の内部流路１２に流されたとき、その流体流れによって
弁体１３に揚力Ｌが作用することになり、この揚力もし
くはその揚力Ｌにより弁体１３に発生する歪がゲージ１
５により測定されるとともに、その測定値が演算手段１
６に入力される。この演算手段１６に入力される揚力Ｌ
もしくは歪と流速とは一定の関係にあり、これによっ
て、流速が求められるとともに、その求められた流速と
予め設定入力されている既知の流路断面積との積によっ
て流量が算出される。

【００１５】そして、算出流量が予め設定されている所
定値以上になると、演算手段１６から出力される制御信
号によって回転操作用駆動機構１８が自動的に作動され
て弁軸１４を介して弁体１３が図３の実線に示す全開位
置から図３の仮想線に示す全閉位置に自動的に切替えら
れる。これによって、例えば地震等の発生に伴い下流側
配管が破損して流量が異常に増大した場合、弁装置自身
がそれを自動的に検知して緊急閉弁動作するといった安
全機能を発揮させることができる。

【００１６】なお、上記弁装置においては、翼形状の弁
体１３自体に作用する揚力もしくはその揚力により発生
する歪をゲージ１５により測定するようにしたもので説
明したが、弁軸１４への負担荷重を測定しても、同様な
機能を発揮させることが可能である。

【００１７】

【発明の効果】以上のように、本発明方法によれば、流
路中に翼形状の揚力発生部材を配置するといった非常に
簡素な構成を採用するだけで、流体流れによって発生す
る揚力もしくはその揚力により部材に発生する歪の測定
によって、それらと一定の関係にある流速を求めて、所
定の流量を容易正確に計測することができる。

【００１８】また、本発明の弁装置によれば、バタフラ
イ式弁体を翼形状に形成するといった簡単な工夫改良を
施すだけで、一つの製品（弁装置）に本来の弁機能の他
に流量計測機能を併有させることができる。したがっ
て、弁の開閉または開度調整と流量計測との連係による
流量の自動制御の実現に際して、設置スペースの節減、
維持管理の一本化による省力化を図り得るだけでなく、
製品の小型化及びコストの著しい低減化を図ることがで
きるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る流量計測方法を実施するための流
量計測装置全体の概略構成を示す横断平面図である。

【図２】同流量計測装置全体の概略構成を示す縦断側面
図である。

【図３】本発明に係る流量計測機能付き弁装置全体の概
略構成を示す横断平面図である。

【図４】同流量計測機能付き弁装置全体の概略構成を示
す縦断側面図である。

【符号の説明】 ２，１２ 内部流路 ３ 揚力発生部材 ５，１５ 揚力もしくは歪測定用ゲージ ６，１６ 演算手段 １３ バタフライ式弁体

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流路中に流体流れによって揚力を発生す
   る翼形状の揚力発生部材が配置されており、この揚力発
   生部材による発生揚力もしくは揚力により該揚力発生部
   材に発生する歪を測定して流速を求め、この流速と流路
   断面積とから流量を算出することを特徴とする流量計測
   方法。
2. 【請求項２】 流路軸線に対して直交する軸心周りでの
   回転により流路を開閉可能とされたバタフライ式弁体が
   流体流れによって揚力を発生する翼形状に形成され、こ
   の翼形状の弁体による発生揚力もしくは揚力により該弁
   体またはそれに連なる部分に発生する歪を測定する揚力
   もしくは歪測定手段と、その測定結果から流速を求め、
   かつ、流速と流路断面積とから流量を算出する演算手段
   とを備えていることを特徴とする流量計測機能付き弁装
   置。