JPH02275317A

JPH02275317A - 流量計を具備する開閉弁

Info

Publication number: JPH02275317A
Application number: JP1096055A
Authority: JP
Inventors: Mamoru Nagase; 守永瀬
Original assignee: TLV Co Ltd
Current assignee: TLV Co Ltd
Priority date: 1989-04-14
Filing date: 1989-04-14
Publication date: 1990-11-09
Anticipated expiration: 2009-12-14
Also published as: JPH06103199B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は、流体通路を開閉する開閉弁がその弁を通過
する流体の流量を測定できる流量計を具備するようにし
た開閉弁に関する。

〔従来の技術〕

管路を通して送られる流体の量を把握してその流体の供
給量又は排出量等を制御する場合に、流量を測定する流
量計と管路を開閉する弁とが用いられる。従来、一般的
には、例えば第５図に示すように、管路４１に流量計４
２及び弁４３を直列に設け、流量計４２で測定される流
量に基いて弁４３をオン・オフ制御又は比例制御するも
のがある。また、より具体的には、第６図に示すように
、蒸気を消費する装置４４に対して供給する蒸気量を制
御する場合に流量計４５、オン・オフ又は比例制御弁４
６、減圧弁４７が蒸気供給管４８に直列に設けられる０
図中４９はスチーム・トラップである。いずれにしても
流量計と弁とは別個に形成しである。

別に、従来の流量計の一つに渦流量計（又はカルマン渦
流量計）が知られている。その概略は、流れの中に置か
れた物体の下流側に規則的に発生するカルマン渦の発生
数から流速を求め、これに流体の通過面積（断面積）を
乗じて流量を求めるようにしたものである。具体的には
、管路中に設置される渦発生体と、渦周波数を検出する
センサと、演算及び表示部とで構成されている。

（発明が解決しようとする課題）流量計と弁とが別個に形成されていることから、管に順
次接続する必要があり、配管作業は管に接続する器具の
数が多いほど手間がかかり、配管も長くなる。また、蒸
気配管においては特に配管を短くして熱損失を防止する
ことも必要である。

この発明は、流量計と弁とを一体に形成することを課題
とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明の手段は、ボール・バタフライ弁のボール弁体
を回動可能に支持していて開弁状態においてボール弁体
の弁孔な横切って流れの中に位置する弁軸な、渦発生体
とし、渦発生による振動を上記弁軸に設けた振動センサ
で検知し、その検知した振動数に基いて算出される流速
と上記弁の開口面積とにより弁通過流量を測定するよう
に構成されていることを特徴とする。

（作　　　用）前記手段によれば、弁軸な渦発生体として用いるもので
あるから渦発生体を別に設ける必要がなく、弁軸の存在
により発生した渦周波数ｆを弁軸に設けた振動センサで
感知して取出し、次式（１）、（２）から流ｆｆ１Ｑを
算出できる。

ｆ＝Ｓｔ・−・・・・・・・・・・・（１）Ｑ＝Ｆ＊ｕ
　　　　・・・・・・・・・・・（２）ここでＳｔは管
内ストロ−ハル数、Ｕは流体の渦発生体を通過するとき
の流速、ｄは渦発生体幅（円柱の場合は直径）、Ｆは流
体通過面積である。

（実　施　例）第１実施例を第１図によって説明する。１はボール・バ
タフライ弁であり、２部分２ａ、２ｂからなる本体２．
弁座３，３、弁体４、弁軸５、ハンドル６等で構成され
ている。弁体４は球体に流体通路としての円孔１０を穿
設され、円孔！０の方向に直角に弁軸５が貫通してその
弁体４に固着されている。そしてその弁体４は本体２内
に設けた弁座３．３に弁軸５と共に回転するように支持
されており、弁軸５の上端に結合されたハンドル６を操
作してｇｏ度の範囲で回転し、その片側の回転位置で円
孔１０が弁座３，３の夫々の内孔３ａ、３ａに一致して
連通し、他の片側の回転位置で円孔ｌＯの方向が９０度
変化して内孔３ａ、３３間を閉じた状態となる。図中１
１は座金、１２は皿ばね、１３はＯリング、１４は本体
の部分２ａに螺合している弁軸ホルダ、１５は皿ばね、
１６はガスケット、１７はパツキン、１８はシールであ
る０以上の構成は従来のボール・バタフライ弁の構成と
同じであり、従来と異なる点は、弁軸５の上端に結合さ
れるハンドル６の結合部と弁軸ホルダ１４との間に、本
体の部分１ａと弁軸５を軸方向に延長した形で空間部１
９を設けると共に弁軸５内にも空間部２０を設けてあり
、空間部２０内の底に振動センサ２１として圧電素子を
設置し、信号用導線２２を外部へ引き出しである点であ
る。

図中２３．２４は導線引き出し孔、２５はゴム・ブツシ
ュである。

導線２２の外方端は演算・表示部２６に接続しである。

演算・表示部２６は、前記式（１）　、　（２）に従う
演算をすることができ、演算によって得られる流ｆｆ１
Ｑの値を表示できるようにしたものである。

この第１実施例のものは、閉弁状態からハンドル６を操
作して開弁状態にすると、流体が弁１１を通過するよう
になり、そのとき弁軸５の存在により上流から流れてき
た流体は弁軸５と円孔１０の内面とで形成される縮流部
で加速され、流速Ｕになり、弁軸５の両側で剥離して渦
に巻き込み、弁軸５の下流側に振動的な後流を生じる。

この後流はカルマン渦の放出周波数ｆで振動し下流に行
くに従い粘性により減衰し、定常流に戻る。前記振動ｆ
が振動センサ２１で検出され、演算・表示部２５で流量
Ｑか演算されて表示される。必要に応じて積算流量を積
算して表示できるようにする。

第２実施例を第２図乃至第４図を用いて説明する。第２
図において、第１図と同等部分は同一図面符号で示して
説明を省略する。第１図と異なる点は、ハンドル６の代
りに電動アクチュエータ３０を設け、これに対応して導
線２２の引き出し部を形成した点と、コンピュータ３１
を用いて流量を積算し、積算流量に従ってボール・バタ
フライ弁１を制御するようにした点とである。

電動アクチュエータ３０は、詳細な構造説明を省略する
が、コンピュータ３１からの信号により９０度ずつ弁軸
５を一方へ回転させて開動作と閉動作とを行うようにな
っている。弁軸５が一定の方向へ回転するために導線２
２は第３図に示すように、途中に電気的に接続し回転可
能である接続器を介在させられている。その接続器は振
動センサ２１に接続した導線２２に接続され弁軸５に固
定された摺動子３２と、摺動子３２と常に接触し空間部
１９の内周面に固定されコンピュータ３１に接続した導
線２２に接続された金属環３３とで構成しである。これ
によって振動センサ２１は弁軸５が回転しても常にコン
ピュータ３１に接続された状態となる。

コンピュータ３１は、振動センサ２１からの信号により
、前記式（１）　、　（２）に従った演算による流量Ｑ
と、その流量Ｑを積算した積算流量とが得られ、積算流
量が予め設定される設定値になると閉弁信号をアクチュ
エータ３０へ出力し、閉弁後の積算時間、手動入力、あ
るいはシーケンス制御等により開弁信号をアクチュエー
タ３０へ出力するようになっている。前記流量Ｑ、積算
流量は表示部３４に表示される。

この制御部３５を設けた弁は、例えば第４図に示すよう
なフロー図に従って動作させることかできる。すなわち
、コンピュータ３１に設定流量をキー人力しておくと、
振動センサ２１からの渦信号を受信して流量Ｑ及び積算
流量を演算して表示部３４に表示し、その積算流量が設
定値を越えると閉弁信号を出力してアクチュエータ３０
により弁軸５を９０度一方へ回転させて弁１を閉弁させ
る。閉弁後はタイマー、手動、シーケンス制御部のいず
れかによる開弁信号が入力されるまで閉弁状態を維持し
、開弁信号が入力されると開弁信号を出力してアクチュ
エータ３０により弁軸５を前記と同じ方向へ９０度回転
させて最初の開弁状態に戻り、以下同様な動作を繰返す
。

〔発明の効果〕

この発明の流量計を具備する開閉弁は、ボール・バタフ
ライ弁に本来備わっている弁軸な渦発生体として用いる
ものであるから、弁軸に振動センサを設けるだけで元の
弁の機能を全く損なわないで流量計の機能を付加するこ
とができる。従って従来開閉弁と流量計との二つに別れ
た器具を設けていた流体管路には流量測定機能を有する
この開閉弁を一つ設けるだけでよいから、配管作業がそ
の分容易となる。そして配管の長さも短かくできるから
、蒸気配管の場合に熱損失低減の面で有利である。

また、この開閉弁の開閉駆動部を電気信号によって動作
するアクチュエータとしたときは、コンピュータを使用
し積算流量を算出して流体の供給量を制御するように弁
を開閉させることができるから、単純な構成の流体供給
量の自動制御装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１実施例を示す部分縦断側面図及
びブロック図、第２図はこの発明の第２実施例を示す部
分縦断側面図及びブロック図、第３図は第２図の部分拡
大斜視図、第４図は第２実施例の制御部のフロー図、第
５図は従来の弁と流量計の配管状態を示す配管図、第６
図は従来の蒸気供給装置の配管の１例を示す配管図であ
る。１・・・・ボール・バタフライ弁、２・・・・本体、４
・・・・弁体、５・・・・弁軸（渦発生体）、６・・・
・ハンドル、２１・・・・振動センサ、２２・・・・導
線、２６・・・・演算・表示部、３０・・・・アクチュ
エータ、３１・・・・コンピュータ。特許出願人　　株式会社テイエルブ°イ代　　理　　人
　　　清　　水　　　哲　　　ほか２名！ｌ’ｉ３図第５　図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ボール・バタフライ弁の弁軸を渦発生体とし、渦
発生による振動を上記弁軸に設けた振動センサで検知し
、その検知した振動数に基いて算出される流速と上記弁
の開口面積とにより弁通過流量を測定するように構成さ
れた流量計を具備する開閉弁。