JP2003185477A - 流量計 - Google Patents
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Abstract
めて、測定精度を向上させた流量計を提供する。 【解決手段】 基本流路20Aを等分割して形成した複
数の分割流路の下流側端部に圧損部材13Aを密接させ
て配置することにより、圧力損失を十分に小さくしたま
ま、流路内の整流を効果的に行う。また、整流板12A
の枚数を調整することによって分割経路を増やすことに
より、大流量にも対応できるようにする。
Description
に、ガスメータ等に利用されて、圧力損失を増大させる
ことなく整流効果を高めて、測定精度を向上させた流量
計に関する。
つけられている付近の流体の流れを乱れがない整流状態
にするのに、その流路内に整流板や整流格子を挿入する
方法が広く知られている。この方法によると、大きな圧
力損失を発生させずにある程度の整流効果も得られる
が、上流側に大きな流れの偏りがある場合、この偏りが
残ったまま整流板や整流格子を通過してしまうという欠
点がある。このような偏りを消すため、整流したい流路
の上流側にメッシュ等を配置する方法も広く知られてい
るが、この方法では逆に流路内の流れに乱れを発生させ
たり、圧力損失を増大させたりするという欠点がある。
流路内に整流板や整流格子を挿入すると共に、その上流
側にメッシュ等を配置するという方法がある。
流側の流れの偏りの影響を受けにくく、かつある程度の
整流効果を得ることも可能であることがわかっている
が、そのためにはメッシュ番数を細かくする等、圧力損
失を大きくしなければならないという問題が発生する。
力損失を増大させることなく整流効果を高めて、測定精
度を向上させた流量計を提供することを課題としてい
る。
になされた請求項1記載の流量測定装置は、被測定流体
が流れ、断面形状が一定である基本流路20に設けら
れ、前記被測定流体の流れと平行方向に所定長さだけ延
び、前記基本流路20を等分割して、複数の分割流路を
形成する流路分割部材12と、前記流路分割部材12の
下流側端部に密接されて圧力損失を生じさせる圧損部材
13と、前記分割流路のうちの少なくともひとつに、測
定面が暴露するように配置された流量センサ4とを含む
ことを特徴とする。
0を等分割して形成した複数の分割流路の下流側端部に
圧損部材13を密接させて配置することにより、圧力損
失を十分に小さくしたまま、流路内の整流が効果的に行
われる。
2記載の流量測定装置は、請求項1記載の流量計におい
て、前記基本流路20は、矩形断面を有する矩形基本流
路20Aであり、前記流路分割部材12は、前記矩形基
本流路20Aの天井面及び床面に平行に、均等間隔に配
設された複数の整流板12Aで構成されることを特徴と
する。
Aの枚数を調整することによって分割経路を増やすこと
により、容易に大流量にも対応できるようになる。
3記載の流量測定装置は、請求項1記載の流量計におい
て、前記基本流路20は、矩形断面を有する矩形基本流
路20Aであり、前記流路分割部材12は、前記矩形基
本流路20Aを等分割する整流格子12Bで構成される
ことを特徴とする。
2Bを構成する薄板の数を調整することによって、分割
経路を増やすことにより、容易に大流量にも対応できる
ようになる。
4記載の流量測定装置は、請求項1記載の流量計におい
て、前記基本流路20は、円形断面を有する円筒基本流
路20Bであり、前記流路分割部材12は、前記円筒基
本流路20Bを複数の多角柱ハニカム形状に等分割する
多角柱ハニカム構造体12Cで構成されることを特徴と
する。
0を円筒基本流路20Bにし、この円筒基本流路20B
を多角柱ハニカム構造体12Cで、複数の多角柱ハニカ
ム形状に等分割するようにすることにより、流用計測の
適用範囲が広がる。例えば、広く流通している断面円形
のガス配管にも容易に適用可能になる。
5記載の流量測定装置は、請求項1記載の流量計におい
て、前記基本流路20は、円形断面を有する円筒基本流
路20Bであり、前記流路分割部材12は、前記円筒基
本流路20Bを複数の円筒ハニカム形状に等分割する円
筒ハニカム構造体12Dで構成されることを特徴とす
る。
0を円筒基本流路20Bにし、この円筒基本流路20B
を円筒ハニカム構造体12Dで、複数の円筒ハニカム形
状に等分割するようにすることにより、流用計測の適用
範囲が広がる。例えば、広く流通している断面円形のガ
ス配管にも容易に適用可能になる。
6記載の流量測定装置は、請求項1、2、又は3記載の
流量計において、前記流量センサ4は、マイクロフロー
センサ11Aで構成され、前記流量センサ4は、前記分
割流路の途中で前記測定面が暴露するように配置されて
いることを特徴とする。
途中にマイクロフローセンサ11Aを配置することによ
り、圧力損失のより少ない箇所での流量測定が可能にな
る。
7記載の流量測定装置は、請求項1、2、又は3記載の
流量計において、前記流量センサ4は、マイクロフロー
センサ11Aで構成され、前記流量センサ4は、前記圧
損部材13の配置場所付近の下流側に前記測定面が暴露
するように配置されていることを特徴とする。
3の配置場所付近の下流側にマイクロフローセンサ11
Aを配置することにより、より整流効果の高い箇所での
流量測定が可能になる。
8記載の流量測定装置は、請求項1、4又は5記載の流
量計において、前記流量センサ4は、一対の超音波ソナ
ー11Bで構成され、前記一対の超音波ソナー11Bは
それぞれ、前記分割流路の入口付近及び出口付近に検出
素子が暴露するように配置されていることを特徴とす
る。
入口付近及び出口付近に流量センサ11としての一対の
超音波ソナー11Bを配置することにより、より流量検
出精度を高めることができるようになる。
〜図4に基づいて説明する。まず、本発明の流量計の適
用例について説明する。図1は、本発明の流量計の適用
例を示す説明図である。
は、基本的に、流量センサ11、整流板12及び圧損部
材13を含んで構成される。この構成に関しては、図2
〜図5で後述する。
に適用されて、その流路2に設置される。このガスメー
タ100はガス供給源側である上流側配管101A及び
ガス消費源側である下流側配管102Aの間に接続され
る。この上流側配管101A及び下流側配管102Aは
所定の間隔を有して、ガスメータ100の流入口101
及び流出口102がそれぞれ連結される。
ータ100内部の流路2を通過し、流出口102に流出
していく。この流路2の一部には上記流量計1の流量セ
ンサ11が取り付けられ、ここでのガス流がこの流量セ
ンサ11によって計測される。この近辺は、例えば、円
形、正方形或いは矩形断面をした細長い直方体形状をし
ている。
ロフローセンサや超音波ソナーが用いられる。この流量
センサ11による検出信号は、制御部3に供給されてデ
ィジタル信号に変換される。制御部3は、このディジタ
ル信号を基にして、流路2を流れるガスの瞬時的な流速
を求め、これに流路2の断面積及びその構造に依存する
係数を乗じて、流路2内を流れるガスの瞬時流量を求め
る。更に、制御部3は上記瞬時流量を所定の周期でサン
プリングし、このサンプリング周期に基づいて、ガス配
管内を流れるガスの積算流量を求めて、表示部4に表示
させる。
ンサ及び遮断弁装置5の圧力センサ装置によって、ガス
圧が計測されている。このガス圧計測値は、制御部3に
供給される。制御部3は、このガス圧及び上述したガス
流量を監視しており、異常値を検知した場合には、圧力
センサ及び遮断弁装置5の遮断弁を閉制御して流路2を
流れるガスを遮断する。また異常時に制御部3は、上記
表示部4に異常であることを警報表示させるようにして
もよい。
された後のリセット操作をするためのリセットボタン及
び各種の設定用スイッチ等を含むスイッチ6が接続され
ている。なお、7はガスメータ100の各部に所定の駆
動電源を供給する電源であり、例えば、CR電池が用い
られる。
計のいくつかの実施形態について説明する。図2(A)
〜(C)は、本発明の流量計の第1実施形態を示す概略
断面図である。図3(A)〜(C)は、本発明の流量計
の第2実施形態を示す概略断面図である。図4(A)〜
(C)は、本発明の流量計の第3実施形態を示す概略断
面図である。図5(A)〜(C)は、本発明の流量計の
第4実施形態を示す概略断面図である。なお、各図
(B)及び(C)はそれぞれ、流路分割部材を含む基本
流路を矢印で示す上流側及び下流側からみたものであ
る。
おいては、基本流路20は、矩形断面を有する矩形基本
流路20Aである。この矩形基本流路20Aには、例え
ば、流量センサ11としてのマイクロフローセンサ11
Aにより、ここを流れる流体の流速が測定される。そし
て、この矩形形状は、所定の長さにわたり一定である。
の流れと平行方向に所定長さだけ延び、矩形基本流路2
0Aを等分割して、複数の分割流路を形成する流路分割
部材12としての複数の整流板12Aが配設されてい
る。複数の整流板12Aは、矩形基本流路20Aの天井
面及び床面に平行に、均等間隔に配設された複数、この
例では6枚の整流板12Aで構成される。各整流板12
Aは共に同等部材及び同等形状、例えば、耐熱性プラス
ティック製の長方形薄板で構成されている。
密接させて生じさせる圧損部材13としての長方形メッ
シュ13Aが配置されている。長方形メッシュ13A
は、金属製の細長い針金を網の目状に編んで構成されて
いる。そして、ひとつひとつの網の目は共に、正方形状
の同一形状をしてメッシュ面を形成している。この長方
形メッシュ13Aは、この矩形基本流路20Aの断面に
対して、単位面積あたりの流速に対してどの箇所に対し
ても同等の圧力損失を発生させ、この圧力損失は流速に
対して単調増加するものとする。
イクロフローセンサ11Aが使用される。このマイクロ
フローセンサは、シリコンチップ上にヒータを挟んで所
定の間隔を持って上流側に及び下流側に温度センサが配
置された測定面を有する。このようなマイクロフローセ
ンサでは、ヒータにより発せられた熱が、上記矩形基本
流路20Aを通過するガスを媒体として、上記上流側に
及び下流側の温度センサの付近に伝わると、この伝わっ
た熱に応じた温度に応じた起電力が各温度センサに発生
する。この発生した起電力の差が、基本流路20を流れ
る流速に対応する熱起電力信号として、上記制御部3に
出力される。この熱起電力信号はアナログ値であるの
で、制御部3でディジタル信号に変換される。このマイ
クロフローセンサ11Aの測定面は、分割流路のうちの
少なくともひとつに暴露するように配置されている。
は、流量センサ4は、図に示すように分割流路の途中で
測定面が暴露するように配置されている。また、マイク
ロフローセンサ11Aは、長方形メッシュ13Aの配置
場所付近の下流側、すなわち、矩形基本流路20Aの出
口付近に、その測定面が暴露するように配置してもよい
(図3参照)。なお、流量センサ11としては、上記マ
イクロフローセンサ11Aの他、公知のサーモパイル型
のものを用いることが好ましいが、狭い範囲の流速を計
測できるものであればこれ以外のものであってもよい。
おいては、上記第1実施形態の整流板12Aの替わり
に、流路分割部材12として整流格子12Bが用いられ
る。整流格子12Bは、整流板12Aと同様の材質の耐
熱性プラスティック製の複数の長方形薄板が、直行する
ように格子状に組み合わされて構成される。この整流格
子12Bによる分割流露は共に等しい略正方形状断面を
している。
であるが、但し、この実施形態においては、マイクロフ
ローセンサ11Aは、長方形メッシュ13Aの配置場所
付近の下流側、すなわち、矩形基本流路20Aの出口付
近に、その測定面が暴露するように配置されている。も
ちろん、図2で示したように、分割流路の途中で測定面
が暴露するように配置されてもよい。
よれば、基本流路20(矩形基本流路20A)が均等に
分割された分割流路では、流路分割部材12(整流板1
2A又は整流格子12B)及び圧損部材13(長方形メ
ッシュ13A)により、基本流路20の流れが偏りな
く、かつ乱れがないように整流されているので、流量セ
ンサ11(マイクロフローセンサ11A等)により、安
定した平均流速が測定される。この結果、基本流路20
全体の流量を安定して精度よく測定できるようになる。
特に、第1及び第2実施形態によれば、整流板12A及
び整流格子12Bを構成する薄板の数を調整することに
よって、分割経路を増やすことにより、容易に大流量に
も対応できる効果がある。
おいては、基本流路20は、円形断面を有する円筒基本
流路20Bである。この円筒基本流路20Bには、例え
ば、流量センサ11としての超音波ソナー11Bによ
り、ここを流れる流体の流速が測定される。そして、こ
の円筒形状は、所定の長さにわたり一定である。
の流れと平行方向に所定長さだけ延び、基本流路20を
等分割して、複数の分割流路を形成する流路分割部材1
2としての多角柱ハニカム構造体12Cが設けられてい
る。この例では、多角柱ハニカム構造体12Cは耐熱性
プラスティック製薄板で仕切られた正六角柱ハニカム構
造体であり、この構造体の外周部は円筒基本流路20B
の内壁と形状的に整合しないので、耐熱性プラスティッ
クで補填されている。また、分流経路である複数の正六
角柱ハニカムは、すべて同形状である。これらにより、
複数の分流経路に確実に流体が均等に流れる。
の下流側端部に密接させて生じさせる圧損部材13とし
ての円形メッシュ13Bが配置されている。円形メッシ
ュ13Bは、金属製の細長い針金を網の目状に編んで構
成されている。そして、ひとつひとつの網の目は共に、
正方形状の同一形状をしてメッシュ面を形成している。
これは、図2で示した長方形メッシュ13Aを円形に加
工することによっても得られる。この円形メッシュ13
Bも、上記長方形メッシュ13Aと同様、この円筒基本
流路20Bの断面に対して、単位面積あたりの流速に対
してどの箇所に対しても同等の圧力損失を発生させ、こ
の圧力損失は流速に対して単調増加するものとする。
音波ソナー11Bが使用される。ここでは、一対の超音
波ソナー11Bの検出素子はそれぞれ、複数の分割流路
のうちの少なくともひとつの分割流路の入口付近及び出
口付近に検出素子が暴露するように配置されている。こ
のような一対の超音波ソナー11Bの超音波信号到達時
間を利用して、この分割流路を通過する流体の流速が測
定される。この超音波信号到達時間は、制御部3によっ
て基本流路20全体の平均流速、或いは流量に換算され
る。なお、流量センサ11としては、上記のような形状
の分割流路に対する設置の容易性から超音波ソナー11
Bを用いることが好ましいが、狭い範囲の流速を計測で
きるものであればこれ以外のものであってもよい。
おいては、上記第2実施形態の整流板12Aの替わり
に、流路分割部材12として円筒ハニカム構造体12D
が用いられる。この円筒ハニカム構造体12Dは、耐熱
性プラスティック製の複数の円管が束ねられて構成され
る。複数の円管はすべて同形状であり、それぞれ分流経
路を構成している。この構造体12Dの外周部は円筒基
本流路20Bの内壁と形状的に整合しないので、耐熱性
プラスティックで補填されている。また、各分流経路間
も同様に補填されている。これにより、複数の分流経路
に流体が均等に流れるようになる。他の構成要件は、図
4で示した第3実施形態とと同様であるので、ここでは
説明を省略する。
よれば、基本流路20(円筒基本流路20B)が均等に
分割された分割流路では、流路分割部材12(多角柱ハ
ニカム構造体12C又は円筒ハニカム構造体12D)及
び圧損部材13(円形メッシュ13B)により、基本流
路20の流れが偏りなく、かつ乱れがないように整流さ
れているので、流量センサ11(超音波ソナー11B
等)により、安定した平均流速が測定される。この結
果、基本流路20全体の流量を安定して精度よく測定で
きるようになる。特に、第3及び第4実施形態によれ
ば、分割流路の入口付近及び出口付近に流量センサ11
としての一対の超音波ソナー11Bを配置することによ
り、より流量検出精度を高めることができる効果があ
る。また、円筒基本流路20Bにも容易に適用可能なの
で、流用計測の適用範囲も広がる。例えば、ガスメータ
内部のみならず、広く流通している断面円形のガス配管
にも容易に適用可能になる効果がある。
る圧損部材13の圧力損失は、従来のように流路分割部
材12の上流側に配置した時の圧損部材13の半分にし
ても、十分な整流効果があることが実験により確かめら
れた。また、圧損部材13の替わりに、圧損部材13の
半分の圧力損失を有する2つの圧損部材を流路分割部材
12の上流側及び下流側にそれぞれ分散させて配置する
と、より効果的である。但し、この場合、下流側では圧
損部材を流路分割部材12に密接させ、上流側では圧損
部材を流路分割部材12からやや上流側に離しておくこ
とが望ましい。参考のために、図6及び図7において、
バラツキにおける整流板とメッシュの距離の関係及びバ
ラツキにおける下流側メッシュ有無の影響をそれぞれ示
す。図中、横軸は流量、縦軸はバラツキを示している。
路20を等分割して形成した複数の分割流路の下流側端
部に圧損部材13を密接させて配置することにより、圧
力損失を十分に小さくしたまま、流路内の整流を効果的
に行うことができる。この結果、安定して精度のよい流
量計測ができるようになる。
明によれば、基本流路20を等分割して形成した複数の
分割流路の下流側端部に圧損部材13を密接させて配置
することにより、圧力損失を十分に小さくしたまま、流
路内の整流を効果的に行うことができる。この結果、安
定して精度のよい流量計測ができるようになる。
Aの枚数を調整することによって分割経路を増やすこと
により、請求項1記載の発明の効果に加えて、容易に大
流量にも対応できる効果がある。
2Bを構成する薄板の数を調整することによって、分割
経路を増やすことにより、請求項1記載の発明の効果に
加えて、容易に大流量にも対応できる効果がある。
0を円筒基本流路20Bにし、この円筒基本流路20B
を多角柱ハニカム構造体12Cで、複数の多角柱ハニカ
ム形状に等分割するようにすることにより、請求項1記
載の発明の効果に加えて、流用計測の適用範囲が広がる
効果がある。例えば、広く流通している断面円形のガス
配管にも容易に適用可能になる。
0を円筒基本流路20Bにし、この円筒基本流路20B
を円筒ハニカム構造体12Dで、複数の円筒ハニカム形
状に等分割するようにすることにより、請求項1記載の
発明の効果に加えて、流用計測の適用範囲が広がる効果
がある。例えば、広く流通している断面円形のガス配管
にも容易に適用可能になる。
途中にマイクロフローセンサ11Aを配置することによ
り、請求項1〜3記載の発明の効果に加えて、圧力損失
のより少ない箇所での流量測定が可能になる効果があ
る。
3の配置場所付近の下流側にマイクロフローセンサ11
Aを配置することにより、請求項1〜3記載の発明の効
果に加えて、より整流効果の高い箇所での流量測定が可
能になる効果がある。
入口付近及び出口付近に流量センサ11としての一対の
超音波ソナー11Bを配置することにより、請求項1、
4及び5記載の発明の効果に加えて、より流量検出精度
を高めることができる効果がある。
実施形態を示す概略断面図である。
実施形態を示す概略断面図である。
実施形態を示す概略断面図である。
実施形態を示す概略断面図である。
係を示すグラフである。
示すグラフである。
Claims (8)
- 【請求項1】 被測定流体が流れ、断面形状が一定であ
る基本流路に設けられ、前記被測定流体の流れと平行方
向に所定長さだけ延び、前記基本流路を等分割して、複
数の分割流路を形成する流路分割部材と、 前記流路分割部材の下流側端部に密接されて圧力損失を
生じさせる圧損部材と、 前記分割流路のうちの少なくともひとつに、測定面が暴
露するように配置された流量センサと、 を含むことを特徴とする流量計。 - 【請求項2】 請求項1記載の流量計において、 前記基本流路は、矩形断面を有する矩形基本流路であ
り、 前記流路分割部材は、前記矩形基本流路の天井面及び床
面に平行に、均等間隔に配設された複数の整流板で構成
されることを特徴とする流量計。 - 【請求項3】 請求項1記載の流量計において、 前記基本流路は、矩形断面を有する矩形基本流路であ
り、 前記流路分割部材は、前記矩形基本流路を等分割する整
流格子で構成されることを特徴とする流量計。 - 【請求項4】 請求項1記載の流量計において、 前記基本流路は、円形断面を有する円筒基本流路であ
り、 前記流路分割部材は、前記円筒基本流路を複数の多角柱
ハニカム形状に等分割する多角柱ハニカム構造体で構成
されることを特徴とする流量計。 - 【請求項5】 請求項1記載の流量計において、 前記基本流路は、円形断面を有する円筒基本流路であ
り、 前記流路分割部材は、前記円筒基本流路を複数の円筒ハ
ニカム形状に等分割する円筒ハニカム構造体で構成され
ることを特徴とする流量計。 - 【請求項6】 請求項1、2、又は3記載の流量計にお
いて、 前記流量センサは、マイクロフローセンサで構成され、 前記流量センサは、前記分割流路の途中で前記測定面が
暴露するように配置されていることを特徴とする流量
計。 - 【請求項7】 請求項1、2、又は3記載の流量計にお
いて、 前記流量センサは、マイクロフローセンサで構成され、 前記流量センサは、前記圧損部材の配置場所付近の下流
側に前記測定面が暴露するように配置されていることを
特徴とする流量計。 - 【請求項8】 請求項1、4又は5記載の流量計におい
て、 前記流量センサは、一対の超音波ソナーで構成され、 前記一対の超音波ソナーはそれぞれ、前記分割流路の入
口付近及び出口付近に検出素子が暴露するように配置さ
れていることを特徴とする流量計。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|
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