JPH06201421A - 流量計 - Google Patents

流量計

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JPH06201421A
JPH06201421A JP5257974A JP25797493A JPH06201421A JP H06201421 A JPH06201421 A JP H06201421A JP 5257974 A JP5257974 A JP 5257974A JP 25797493 A JP25797493 A JP 25797493A JP H06201421 A JPH06201421 A JP H06201421A
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flow
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    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/05Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
    • G01F1/20Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow
    • G01F1/22Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow by variable-area meters, e.g. rotameters
    • G01F1/26Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow by variable-area meters, e.g. rotameters of the valve type

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 構造が簡単で且つ精度の高い流量計を提供す
ること。 【構成】 流量計Fは導管2内に固定されたオリフィス
板8に対し軸方向に移動自在なプラグ12を有する。ば
ね20に抗してプラグ12は流速に応じた力を当接部1
8に伝達する。この力はストレンゲージ30、44によ
り検出され、そのストレンゲージからの信号を処理して
導管2内の流量を測定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は流量計に関する。
【0002】
【従来の技術】流量計は、流体が流れる導管内に懸架さ
れた本体に作用する力がその流体の質量流量に関係する
という原理に基づき作動する。本体周辺で生じる流体の
速度変化は圧力変化を生起し、また本体に作用する抗力
(drag force)は上流面及び下流面間の圧力差により生
じる。
【0003】公知の流量計は、導管の外側に延び支点の
回りで導管に対し相対回動自在な支持部材に抗力板が付
設されて構成されている。支持部材に作用してそれを支
点回りに回動しようとする力が測定される。かかる流量
計は英国規格(BrithishStandard)BS 7405のセクショ
ン3.2.7.3に記載されている。
【0004】また、英国公報No.1566251は円錐形のプラ
グが配設された絞りを有する導管よりなる差圧オリフィ
ス板流量計を開示しており、そのプラグは絞りの前後の
圧力差により弾性手段に抗して軸方向に変位自在であ
り、これにより絞りの流路の断面が変化し、弾性手段は
プラグと当接部との間で作用する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記公知の流
量計では、応答性が比例関係をなさないという欠点があ
り、また、支点も損傷し易い。加えて、英国公報の流量
計の場合、絞りの前後の圧力差を測定するためにプラグ
の上流、下流に圧力タップを設ける必要があるため、構
造が複雑で装置が大型化するという問題がある。また圧
力タップによっては導管内の流路断面のうち1カ所の圧
力しか測定出来ないため、測定値に正確さを欠くという
問題がある。
【0006】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
であり、従来の流量計が抱えていた上記問題を解消した
流量計を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によれば、導管と、該導管内に配設されてそ
の内部の流体流に対する絞りを形成するプラグとよりな
り、プラグは絞り前後の圧力差により弾性手段に抗して
軸方向に変位自在であり、これにより絞りの流路断面を
変化させ、弾性手段はプラグ及び当接部間で作用し、測
定手段が設けられてなる流量計において、測定手段は弾
性手段により当接部に与えられる力に反応して導管を通
過する流量を示す信号を出力することを特徴とする流量
計が提供される。
【0008】圧力タップによる圧力測定の必要がなく、
広範囲に及ぶ流速の変化に対応して作動し得る流量計が
提供される。
【0009】プラグは導管内を長手方向に延びる軸に取
付るのが好ましく、また当接部はその軸の回りに配設さ
れた環状部材より構成しても良い。
【0010】1つの実施例では、当接部の軸方向の移動
を規制するためのストッパを設けても良い。当接部及び
測定手段を支持部で連結するのが好ましい。測定手段を
その支持部の両側に配設されたストレンプローブを有す
るストレンブリッジで構成し、支持部の変形に反応する
ようにしても良い。
【0011】別の実施例では、当接部は測定要素が配設
される室を画成する本体よりなる。本体は軸の周囲に配
設された環状の円筒ハウジングよりなり、本体の端壁を
形成する可撓性のあるダイアフラムに弾性手段が当接す
る。測定要素はダイアフラムの変形に反応するストレン
ゲージより構成するのが好ましく、高温補償形の4つの
ストレンゲージを設けても良い。密閉された本体から導
管の外部まで連結部材を設けるのが好ましく、その連結
部材内には測定要素からの信号を伝達するワイヤが収納
される。
【0012】何れの実施例でも、プラグはそれに作用す
る力と導管内の流体の流速とが比例関係をなすような形
状にしても良い。
【0013】
【実施例】図1に示される流量計Fは入口4及び出口6
を有する導管よりなる。導管2内には開口部10を備え
たオリフィス板8が固定される。軸方向に摺動自在なプ
ラグ12により開口部10の寸法に対して変化する絞り
が形成される。プラグ12は連続した滑らかな傾斜面を
有する形状(contoured)とされ、図示例では円錐形で
ある。プラグ12は導管2内に設けられた支持部材16
に固定された軸14に沿って摺動自在である。
【0014】プラグ12の下流で軸14の周囲には更に
環状の圧力板18の形態の当接部が設けられる。導管2
内にはプラグ12と圧力板18との間にばね20が軸方
向に延設される。更に、圧力板18の下流側には軸14
に固定されたストッパ22が設けられる。
【0015】導管2にはその長手方向の圧力板18に対
応する位置に穴24が設けられる。支持部26が圧力板
18から半径方向外側に、穴24を通って外部の感知シ
ステム28まで延びている。支持部26は圧力板18か
ら離れた端部を、導管2に固定された取付本体(図示せ
ず)に片持ち支持されている。感知システム28は支持
部26の両側に位置決めされてストレンブリッジを構成
する2つのストレンプローブ30よりなる。ストレンブ
リッジからの信号は回路32へ送られる。回路32はス
トレンブリッジから受信した歪み信号を増幅して、導管
2内の流速即ち流量を示す信号に変換する。
【0016】回路32の要素及びストレンブリッジはベ
ローズ34により導管2の内部から隔離されている。ベ
ローズ34は導管2の内圧を受けると共に、支持部26
を殆ど抵抗なしに撓ませるものである。ベローズ34は
支持部26に接続されているため、その伸張が防止され
る。
【0017】使用時には、流体は導管2の入口4に入
り、導管内をオリフィス板8まで自由に流れる。円錐形
プラグ12の外面とオリフィス板8の開口部10との間
に可変開口部が形成される。導管内の流体の流速に応
じ、導管の入口側の流体により力がプラグ12に加わ
る。この力によりプラグ12は軸14に沿って軸方向に
摺動し、可変開口部の寸法を増大する。プラグ12の移
動に対してばね20が抵抗し、そのばね20により圧力
板18に力が加わる。流れが安定するとプラグ12は均
衡位置に到達するが、そのためには或る力が圧力板18
に加わわることになる。この力は支持部26を撓ませよ
うとし、その結果生じる曲げ歪みがストレンプローブ3
0よりなるストレンブリッジにより測定される。そこで
得られた歪みの情報から感知システム28が流速を判断
する。このように流速即ち流量は、オリフィス板8前後
の圧力低下とは関係なく、プラグ12に対し流体流から
加わる力により判断される。しかし、圧力低下の情報が
必要であれば、この情報をストレンゲージの出力から提
供するよう回路32を修正することができる。
【0018】導管を通過する流体の速度が過大になった
場合、圧力板18に加わる力が正常な作動条件下で予測
される力を超えると、ストッパ22は圧力板18の当接
部として機能する。プラグ12はそれにもかかわらずば
ね20を圧縮しながら圧力板18に向かって移動し続け
ることができる。ストッパ22は過度の負荷を支持部材
16に伝達し、これにより支持部26の損傷が防止され
る。
【0019】図2に示される実施例は図1に示される特
徴の多くを含んでおり、対応する構成要素には同じ参照
符号を付す。図1の実施例と同様に、軸14には円錐形
のプラグ12が取付られ、該プラグ12によりオリフィ
ス板8の開口部10の寸法に対して変化する絞りが形成
される。導管2内にはプラグ12と圧力板18との間に
ばね20が軸方向に延設される。図2に示される流量測
定システムは軸14の回りに配設されるカプセル42を
備えている。カプセル42はトロイド状をなし、例え
ば、円筒状の環状体よりなる。このようにカプセル42
は密閉された部材であり、内部空間43を有している。
圧力板18として作用するカプセル42の一側面はばね
20の当接部として機能し、ダイアフラムからなる。ば
ね20とは反対側のダイアフラム18の側部には数多く
の高温ストレンゲージ(補償ゲージ)44が固着され
る。例えば4つの補償ゲージ44を設けてもよい。高温
でもゲージが作動し得るように、カプセル42には媒質
が充填される。この媒質は例えば不活性ガス、真空、空
気、或いはプラスチック材でも良い。
【0020】ゲージ44から金属管48を通って導管2
の外部までワイヤ46が延びている。ワイヤ46はカプ
セル42内の媒質が漏れないように金属管48内で密封
保持されている。カプセル42の位置はストッパ22に
より選択することができる。ストッパ22はカプセル4
2がばね20の作用で押圧される当接部としての役割を
果たす。
【0021】図2の流量計F’は図1のものと同じ原理
で作動する。しかし、図2の流量計F’では、カプセル
42は移動せず、従って導管2の外部に金属管48を通
すための構造が簡単になる。ダイアフラム18はばね2
0の力が加わると変形する。しかし、カプセル42は流
量計の作動中、静止したままである。ストレンゲージ4
4はこのダイアフラム18の変形を検出し、受けた負荷
に応じて歪み出力信号を発生する。これらの信号はワイ
ヤ46から金属管48を経て外部の回路(図示せず)に
送られる。得られた歪み信号は再び導管2内の流速と直
接関係付けても良い。しかし、図2の流量計にはカプセ
ルを使用したことによる新たな利点がある。例えば、カ
プセル内に圧力測定装置を組込むことにより静圧を測定
することが可能である。また、温度感知器を組込めば濃
度の補正に使用する温度測定手段とすることができる。
従ってカプセルにより、圧力及び濃度による補正を含む
真の質量流量を導き出す手段を得ることもできる。
【0022】何れの実施例でも、円錐形プラグ12は導
管2内の流速即ち流量と歪み測定値とが比例関係にある
ように設計された特定の形状とするのが好ましく、これ
により装置の目盛り定めが簡単になる。更に、円錐形プ
ラグ及びオリフィス板の開口部の設計により、流量計前
後の圧力低下と流速即ち流量との比例関係を維持しなが
ら、広範囲に及ぶ流速の変化に対応して流量計が作動す
ることができる。
【0023】流量計の内部構成部品の邪魔をせずに使用
中に流量計の目盛りをチェックできるように圧力タップ
38及び40を設けても良い。流量計を流体が流れてい
る時に両タップ38及び40に差圧変換器を接続し、そ
の結果得た情報と回路32からの出力を最初の製造目盛
りと比較して流量計が正常に機能し続けているか否かを
判断する。
【0024】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、導管と、
該導管内に配設されてその内部の流体流に対する絞りを
形成するプラグとよりなり、プラグは絞り前後の圧力差
により弾性手段に抗して軸方向に変位自在であり、これ
により絞りの流路断面を変化させ、弾性手段はプラグ及
び当接部間で作用し、測定手段が設けられてなる流量計
において、測定手段を弾性手段により当接部に与えられ
る力に反応して導管を通過する流量を示す信号を出力す
るようにしたので、絞り前後の圧力測定の必要性がなく
構造が簡単であり装置のコンパクト化に寄与する。ま
た、導管の流路断面全域を通過する流体の質量流量より
測定値を得るため、精度の高い測定が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例による流量計の概略側面図
【図2】図1による流量計を変形した本発明の第2実施
例による流量計の概略側面図
【符号の説明】
F、F’ 流量計 2 導管 12 プラグ 14 軸 18 当接部(ダイアフラム) 20 弾性手段 26 支持部 28 測定手段

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 導管(2)と、該導管(2)内に配設さ
    れてその内部の流体流に対する絞りを形成するプラグ
    (12)とよりなり、前記プラグ(12)は前記絞り前
    後の圧力差により弾性手段(20)に抗して軸方向に変
    位自在であり、これにより前記絞りの流路断面を変化さ
    せ、前記弾性手段(20)は前記プラグ(12)及び当
    接部(18)間で作用し、測定手段(28)が設けられ
    てなる流量計において、前記測定手段(28)は前記弾
    性手段(20)により前記当接部(18)に与えられる
    力に反応して導管(2)を通過する流量を示す信号を出
    力することを特徴とする流量計。
  2. 【請求項2】 前記軸方向に変位自在なプラグ(12)
    は前記導管(2)内を長手方向に延びる軸(14)に取
    付られてなる、請求項1記載の流量計。
  3. 【請求項3】 前記弾性手段(20)はばねである、請
    求項1或いは2記載の流量計。
  4. 【請求項4】 前記プラグ(12)は該プラグ(12)
    に作用する力と導管(2)内の流体の流速とが比例関係
    になるような形状とされてなる、請求項1乃至3のいず
    れかに記載の流量計。
  5. 【請求項5】 前記当接部(18)は前記軸(14)の
    回りに配設される環状部材である、請求項2乃至4のい
    ずれかに記載の流量計。
  6. 【請求項6】 前記当接部(18)の軸方向の移動を規
    制するストッパ(22)を更に備えてなる、請求項1乃
    至5のいずれかに記載の流量計。
  7. 【請求項7】 前記当接部(18)は前記導管(2)の
    壁に設けた穴(28)を貫通する支持部(26)により
    前記測定手段(28)に接続されてなる、請求項1乃至
    6のいずれかに記載の流量計。
  8. 【請求項8】 前記当接部(18)から離れた前記支持
    部(26)の端部は前記導管(2)に対して固定されて
    なる、請求項7記載の流量計。
  9. 【請求項9】 前記測定手段(28)は前記導管(2)
    に対する前記支持部(26)の変形に反応してなる、請
    求項8記載の流量計。
  10. 【請求項10】 前記測定手段(28)は前記支持部
    (26)の両側に配設されたストレンプローブ(30)
    を有するストレンブリッジよりなる、請求項9記載の流
    量計。
  11. 【請求項11】 前記当接部(18)は、中に測定要素
    (44)が配設される室(43)を画成する本体(4
    2)を有してなる、請求項1、3、4或いは5記載の流
    量計。
  12. 【請求項12】 前記当接部(18)は、中に測定要素
    (44)が配設された室(43)を画成する本体(4
    2)を有してなる、請求項2記載の流量計。
  13. 【請求項13】 前記本体(42)は前記軸(14)の
    回りに配設される環状の円筒ハウジングであり、前記弾
    性手段(20)は前記本体(42)の端壁を形成する可
    撓性のあるダイアフラム(18)に当接してなる、請求
    項12記載の流量計。
  14. 【請求項14】 前記測定要素は前記ダイアフラム(1
    8)の変形に反応するストレンゲージである、請求項1
    3記載の流量計。
  15. 【請求項15】 4つの高温補償ストレンゲージを備え
    てなる、請求項14記載の流量計。
  16. 【請求項16】 密閉された前記本体(42)から前記
    導体(2)の外部まで連結部材(48)が延び、前記測
    定要素(44)からの信号を伝達するワイヤ(46)が
    前記連結部材(48)内に封入されてなる、請求項12
    乃至15のいずれかに記載の流量計。
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GB9302433:9 1993-02-08

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