JPH0618925U - 流速・流量計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 液体の流量を効率的に測定し、全体構造を小
型化，簡素化して使い勝手等を向上する。 【構成】 筒体としてのセンサ本体１の直管部２には流
入口２Ａ側に位置して加熱部としてのヒータ４を設け、
ヒータ４の下流側に第１の感温抵抗線としての上流側セ
ンサ５と第２の感温抵抗線としての下流側センサ６とを
設けると共に、各センサ５，６によって気泡Ａを検出す
る構成とした。そして、ヒータ４の発熱によって気泡Ａ
が発生すると、この気泡Ａは液体Ｆと共に直管部２内を
矢示方向に流れ、各センサ５，６によってその通過が検
出される。これにより、コントロールユニット７は気泡
Ａが各センサ５，６間を通過するのに要した時間と各セ
ンサ５，６間の距離等とに基いて液体Ｆの流量を測定す
る。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、例えばガソリン等の燃料や工業用水等の種々の液体の流速または流 量（以下、「流速・流量」という）を測定するのに用いて好適な流速・流量計に 関する。

【０００２】

【従来の技術】

一般に、燃料，水，薬品等の液体の流速・流量を測定するのに用いられる流速 ・流量計（以下、「流量計」という）としては、液体が流れる管路中にオリフィ スを設け、該オリフィスの前後の差圧に基いて流量を測定する差圧式流量計、フ ァラデーの電磁誘導の法則に基き、導電性液体の流速に応じた起電力から流量を 求める電磁式流量計、ドップラー効果等に基いて液体中に発信した超音波の速度 変化から流量を測定する超音波式流量計、あるいは、所定量ずつの液体によって 回転等する楕円形ギヤ等の運動子を用い、該運動子の運動回数から流量を測定す る容積式流量計等が知られている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、上述した従来技術による流量計では、粘度，導電率等の液体の種類 や、計測精度および流量等の測定要求に応じた流量計を適宜選択することにより 、希望する液体の流量を測定することができる。

【０００４】 しかし、前記各流量計は、その測定原理により構造が複雑となり、全体寸法が 大きいから、例えば液体分析装置や自動車等の内部に空間的余裕の少ない装置内 に取付けるのが難しく、使い勝手が悪いという問題がある。

【０００５】 また、全体寸法が大型化するため、細管を流れる液体の微小流量の測定に適さ ないという問題がある。

【０００６】 さらに、それほど高精度の流量測定を必要とせず、定性的に流量変化の傾向を 把握したい場合には、上述した各流量計では測定内容に比較してコストが大きく 、簡便に使用することができないという問題がある。

【０００７】 本考案は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、液体の流量を効率的 に測定することができ、全体構造を小型化，簡素化して使い勝手等を向上できる ようにした流速・流量計を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

上述した課題を解決するために、本考案が採用する構成は、一端側が流入口と なり他端側が流出口となった筒体と、該筒体の流入口側に設けられ、該筒体内を 流れる液体を加熱することにより気泡を発生させる加熱部と、該加熱部よりも下 流側に位置して前記筒体内に設けられ、前記液体と前記気泡との温度差に基いて 該気泡を検出する第１の感温抵抗線と、該第１の感温抵抗線よりも所定寸法だけ 下流側に位置して前記筒体内に設けられ、前記液体と前記気泡との温度差に基い て該気泡を検出する第２の感温抵抗線と、前記第１の感温抵抗線が気泡を検出し てから該第２の感温抵抗線が当該気泡を検出するまでの通過時間を計測する計時 手段と、該計時手段によって計測された通過時間に基いて前記筒体内を流れる液 体の流速・流量を測定する演算手段とからなる。

【０００９】

【作用】

加熱部が筒体内を流れる液体を加熱して該液体中に気泡を発生させると、この 気泡は液体と共に筒体内を流出口側に向けて移動する。そして、第１の感温抵抗 線抵抗線，第２の感温抵抗線は液体と気泡との温度差に基いて移動する気泡を検 出し、計時手段は各感温抵抗線からの検出信号に基き、気泡が第１の感温抵抗線 を通過してから第２の感温抵抗線に到達するまでの通過時間を計測する。これに より、演算手段は、該計時手段が計測した気泡の通過時間と各感温抵抗線間の離 間寸法に基いて液体の流速を検出し、この流速と筒体の管路面積とから液体の流 量を演算する。

【００１０】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図１ないし図４に基づいて説明する。

【００１１】 図において、１は後述のコントロールユニット７等と共に流量計を構成する筒 体としてのセンサ本体を示し、該センサ本体１は、一端側が流入口２Ａとなり他 端側が流出口２Ｂとなった円筒状の直管部２と、該直管部２の流入口２Ａ，流出 口２Ｂ側に一体形成され、取付ボルトによって他の配管（いずれも図示せず）に 接続されるフランジ部３，３とから大略構成され、該各フランジ部３には周方向 に離間して複数の取付穴３Ａ，３Ａ，…が形成されている。そして、該センサ本 体１は例えばガソリン，水等の液体Ｆが流れる他の配管の途中に各フランジ部３ を介して取付けられ、この液体Ｆを直管部２内で矢示方向に流通させるようにな っている。

【００１２】 ４は直管部２の流入口２Ａ寄りに位置して該直管部２の下端内周側に設けられ た加熱部としてのヒータを示し、該ヒータ４はコントロールユニット７からの制 御信号によって発熱し、直管部２内の液体Ｆを加熱して該液体Ｆ中に気泡Ａを発 生させるものである。

【００１３】 ５はヒータ４の下流側に位置して直管部２の上端内周側に設けられた第１の感 温抵抗線としての上流側センサを示し、該上流側センサ５はサーミスタ特性を有 する小径な炭化珪素繊維から形成され、図２にも示す如く、液体の流れ方向に対 して直角に取付けられている。そして、該上流側センサ５は、液体Ｆに接触する と該液体Ｆにより冷却されて自己の温度が低下し、その抵抗値が増大してコント ロールユニット７にオフ信号を出力すると共に、気泡Ａと接触した場合には液体 Ｆよりも熱容量，熱伝導率の小さい該気泡Ａにより保温されて自己の温度が上昇 し、その抵抗値が減少してオン信号を出力するものである。

【００１４】 ６は上流側センサ５から所定寸法Ｌだけ下流側に位置して直管部２の上端内周 側に設けられた第２の感温抵抗線としての下流側センサを示し、該下流側センサ ６は前記上流側センサ５と同様に、炭化珪素繊維から形成されている。そして、 該下流側センサ６は、前記上流側センサ５と同様に、液体Ｆと気泡Ａとの温度差 （熱容量差，熱伝導率差）に基いて該気泡Ａを検出し、コントロールユニット７ に検出信号を出力するようになっている。

【００１５】 ７はセンサ本体１と共に流量計を構成する演算手段としてのコントロールユニ ットを示し、該コントロールユニット７はＣＰＵ，ＲＯＭ等からマイクロコンピ ュータとして構成され、その記憶エリア７Ａ内には各センサ５，６間の所定寸法 Ｌと、直管部２の管路面積Ｓと、後述の図３に示す計測処理プログラム等とが記 憶されている。また、該コントロールユニット７には、その入力側に各センサ５ ，６が接続され、その出力側にはヒータ４と、記録計，表示器等の外部機器（図 示せず）が接続されている。そして、該コントロールユニット７は、ヒータ４に 制御信号を印加して発熱させ、各センサ５，６が検出した気泡Ａの検出信号に基 いてセンサ本体１内を流通する液体Ｆの流量を測定するものである。

【００１６】 本実施例による流量計は上述の如き構成を有するもので、次に、その作動につ いて図３を参照しつつ説明する。

【００１７】 まず、ステップ１では、ヒータ４に制御信号を出力して発熱させ、該ヒータ４ によって液体Ｆを加熱し、液体Ｆ中に気泡Ａを発生させる。

【００１８】 次に、ステップ２では、上流側センサ５からの検出信号を読込み、ステップ３ では、該上流側センサ５からの検出信号がオン信号であるか否かを判定する。こ のステップ３で「ＮＯ」と判定した場合は、上流側センサ５が液体Ｆに接触して おり、ヒータ４で発生した気泡Ａがまだ上流側センサ５に到達していないときだ から、前記ステップ２に戻る。

【００１９】 一方、前記ステップ３で「ＹＥＳ」と判定した場合は、気泡Ａが上流側センサ ５に到達し、該上流側センサ５の温度が上昇してオン信号が出力されたときだか ら、次のステップ４に移ってタイマｔをスタートさせる。ここで、該タイマｔは 気泡Ａが上流側センサ５によって検出されてから下流側センサ６によって検出さ れるまでに要した通過時間Ｔを計時するためのものである。

【００２０】 次に、ステップ５では、下流側センサ６からの検出信号を読込み、ステップ６ では、該下流側センサ６からの検出信号がオン信号であるか否かを判定する。こ のステップ６で「ＮＯ」と判定した場合は、前記ステップ３で述べたと同様に、 気泡Ａがまだ下流側センサ６に到達していないときだから、前記ステップ５に戻 る。

【００２１】 一方、前記ステップ６で「ＹＥＳ」と判定した場合は、上流側センサ５を通過 した気泡Ａが下流側センサ６に到達したときだから、ステップ７ではタイマｔの 現在値を読込み、気泡Ａが各センサ５，６間の移動に要した通過時間Ｔを算出す る。

【００２２】 そして、ステップ８では、前記ステップ７で算出した通過時間Ｔと各センサ５ ，６間の所定寸法Ｌとに基いて気泡Ａの移動速度Ｖａ（Ｖａ＝Ｌ／Ｔ）を求め、 この移動速度Ｖａを液体Ｆの流速Ｖｆとみなして直管部２の管路面積Ｓを乗算す ることにより、液体Ｆの体積流量Ｑ（Ｑ＝Ｖｆ・Ｓ）を演算する。

【００２３】 次に、ステップ９では、前記ステップ８で演算した流量Ｑを表示器等の外部機 器に出力し、ステップ１０ではタイマｔをリセットすると共に、ステップ１１で はヒータ４への制御信号を停止し、該ヒータ４による加熱を停止させてプログラ ムを終了する。

【００２４】 かくして、本実施例によれば、ヒータ４によって直管部２内を流れる液体Ｆ中 に気泡Ａを発生させ、液体Ｆと共に直管部２内を流れる気泡Ａを上流側センサ５ ，下流側センサ６により両者の温度差に基いて検出し、気泡Ａが該各センサ５， ６間を通過するのに要した通過時間Ｔから液体Ｆの流速Ｖｆ，流量Ｑを求める構 成とすることにより、全体構造を大幅に小型化，簡素化して効率的に流量測定を することができる。

【００２５】 この結果、自動車等の内部に空間的余裕の少ない装置内にも容易に取付けるこ とができ、使い勝手を大幅に向上することができる。また、全体寸法が小型化で きるから、細管の途中にも取付けることができ、該細管内を流れる液体の微小流 量を効果的に測定することができ、例えば自動車の燃料流量等の測定を図ること ができる。

【００２６】 さらに、全体構造が簡素であるから製造コストを大幅に低減することができ、 定性的に流量変化の傾向を把握したい場合等に、高いコストパフォーマンスで流 量を測定することができる。

【００２７】 さらにまた、各センサ５，６はサーミスタ特性を有する小径な炭化珪素繊維に より構成したから、気泡Ａと液体Ｆとの温度変化を速やかに検出でき、頻繁な流 量変化にも追従して高い応答性で測定することができる。

【００２８】 一方、各センサ５，６を直管部２の上端内周側に設ける構成としたから、液体 Ｆ中に浮かんで移動する気泡Ａを効果的に検出することができる。

【００２９】 なお、前記実施例では、図３に示すプログラムのうちステップ４とステップ７ とが本考案の構成要件である計時手段の具体例である。

【００３０】 また、前記実施例では、上流側センサ５，下流側センサ６を直管部２の上端内 周側に設けた場合を例に挙げて説明したが、これに替えて、例えば図４に示す変 形例の如く、上流側センサ５を直管部２の上端内周側に設け、下流側センサ６を 直管部２の下端内周側に設ける構成としてもよい。この場合には、ヒータ４の発 熱容量を調節する等により、直管部２の上，下内周に接触する大きさの気泡Ａを 発生させればよい。

【００３１】 さらに、前記実施例では、センサ本体１は各フランジ部３を介して他の配管に 接続するものとして述べたが、これに替えて、例えば直管部２の流入口２Ａ，流 出口２Ｂにねじ部を形成し、該ねじ部を介して他の配管の継手を螺合する構成と してもよい。

【００３２】 さらにまた、前記実施例では、筒体としてのセンサ本体１は直管円筒状に形成 するものとして述べたが、これに限らず、例えば９０度程度に曲がった曲管にも 適用が可能である。

【００３３】 一方、前記実施例では、各センサ５，６を専ら気泡Ａの検出にのみ使用する場 合を例に挙げて説明したが、本考案はこれに限らず、各センサ５，６を温度セン サとして用いてもよい。この場合には、液体Ｆの温度から密度を補正して質量流 量を測定することができ、さらに、液体Ｆの温度に応じてヒータ４の発熱量を制 御することもできる。

【００３４】

【考案の効果】

以上詳述した通り、本考案によれば、一端側が流入口となり他端側が流出口と なった筒体と、該筒体の流入口側に設けられ、該筒体内を流れる液体を加熱する ことにより気泡を発生させる加熱部と、該加熱部よりも下流側に位置して前記筒 体内に設けられ、前記液体と前記気泡との温度差に基いて該気泡を検出する第１ の感温抵抗線と、該第１の感温抵抗線よりも所定寸法だけ下流側に位置して前記 筒体内に設けられ、前記液体と前記気泡との温度差に基いて該気泡を検出する第 ２の感温抵抗線と、前記第１の感温抵抗線が気泡を検出してから該第２の感温抵 抗線が当該気泡を検出するまでの通過時間を計測する計時手段と、該計時手段に よって計測された通過時間に基いて前記筒体内を流れる液体の流速・流量を測定 する演算手段とにより構成したから、各感温抵抗線間を液体と共に移動する気泡 の移動速度を液体の流速とみなして効率的に液体の流量・流速を測定することが でき、全体構造を簡素化，小型化して使い勝手等を向上することができる。

【００３５】 また、全体寸法が小型化できるから、細管の途中に取付けて該細管内を流れる 液体の微小流量を効果的に測定することができる。

【００３６】 さらに、全体構造が簡素であるから製造コストを低減することができ、定性的 に流量変化の傾向を把握したい場合等に、高いコストパフォーマンスで流量を測 定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例による流速・流量計の全体構成
を示す断面図である。

【図２】図１中の矢示II−II方向断面図である。

【図３】図１中のコントロールユニット内に記憶された
流速・流量の計測処理を示す流れ図である。

【図４】本考案の変形例を示す図１と同様の断面図であ
る。

【符号の説明】

１ センサ本体（筒体） ２ 直管部 ２Ａ 流入口 ２Ｂ 流出口 ４ ヒータ（加熱部） ５ 上流側センサ（第１の感温抵抗線） ６ 下流側センサ（第２の感温抵抗線） ７ コントロールユニット（演算手段）

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 一端側が流入口となり他端側が流出口と
   なった筒体と、該筒体の流入口側に設けられ、該筒体内
   を流れる液体を加熱することにより気泡を発生させる加
   熱部と、該加熱部よりも下流側に位置して前記筒体内に
   設けられ、前記液体と前記気泡との温度差に基いて該気
   泡を検出する第１の感温抵抗線と、該第１の感温抵抗線
   よりも所定寸法だけ下流側に位置して前記筒体内に設け
   られ、前記液体と前記気泡との温度差に基いて該気泡を
   検出する第２の感温抵抗線と、前記第１の感温抵抗線が
   気泡を検出してから該第２の感温抵抗線が当該気泡を検
   出するまでの通過時間を計測する計時手段と、該計時手
   段によって計測された通過時間に基いて前記筒体内を流
   れる液体の流速・流量を測定する演算手段とから構成し
   てなる流速・流量計。