JPH11316144A - 差圧式流量計 - Google Patents
差圧式流量計Info
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- JPH11316144A JPH11316144A JP10135972A JP13597298A JPH11316144A JP H11316144 A JPH11316144 A JP H11316144A JP 10135972 A JP10135972 A JP 10135972A JP 13597298 A JP13597298 A JP 13597298A JP H11316144 A JPH11316144 A JP H11316144A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 構造が簡単で、安価で、計測精度の高い差圧
式流量計を提供する。 【解決手段】 管体１の略中心に流路１ａに直交する中
空プローブ３，５を設け、このプローブ３，５に管体の
略中心を含む少なくとも管体の略半径分に亘って上流側
に開口する上流側スリット３ａと管体の略中心を含む少
なくとも管体の略半径分に亘って下流側に開口する下流
側スリット５ａとを設け、各スリット３ａ，５ａを通じ
て各プローブ３，５内に流入する流体の差圧を差圧セン
サ７で検出することにより管体１の流路１ａを流れる流
体の流量を計測する。
式流量計を提供する。 【解決手段】 管体１の略中心に流路１ａに直交する中
空プローブ３，５を設け、このプローブ３，５に管体の
略中心を含む少なくとも管体の略半径分に亘って上流側
に開口する上流側スリット３ａと管体の略中心を含む少
なくとも管体の略半径分に亘って下流側に開口する下流
側スリット５ａとを設け、各スリット３ａ，５ａを通じ
て各プローブ３，５内に流入する流体の差圧を差圧セン
サ７で検出することにより管体１の流路１ａを流れる流
体の流量を計測する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は流体の差圧式流量計
に係り、特に差圧式流量計の構造に関する。
に係り、特に差圧式流量計の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、差圧式流量計としては、オリフィ
スやベンチュリー・ノズル等を利用した流量計、或いは
ピトー管を利用した差圧式流量計が知られている。
スやベンチュリー・ノズル等を利用した流量計、或いは
ピトー管を利用した差圧式流量計が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】オリフィスやベンチュ
リーノズル等を利用した流量計は流量圧損が大きいと共
に、オリフィス等では異物滞留部分が大きいため、例え
ばガソリン液滴等が混在する空気流の流体計測には不向
きであるという問題がある。また、オリフィス等では、
エッジ加工精度に高い精度が要求されるので、加工コス
トが高くなると共に、管路径の大きい流路に適用するこ
とが困難になるという問題がある。
リーノズル等を利用した流量計は流量圧損が大きいと共
に、オリフィス等では異物滞留部分が大きいため、例え
ばガソリン液滴等が混在する空気流の流体計測には不向
きであるという問題がある。また、オリフィス等では、
エッジ加工精度に高い精度が要求されるので、加工コス
トが高くなると共に、管路径の大きい流路に適用するこ
とが困難になるという問題がある。
【０００４】一方、ピトー管を利用した流量計は動圧計
測原理に従うものであり、粘性係数の影響を受けず、上
記の問題は解消されるが、管路内を流れる流体の流速分
布計測が必要になるので、その分だけ計測精度が低下す
るという問題がある。
測原理に従うものであり、粘性係数の影響を受けず、上
記の問題は解消されるが、管路内を流れる流体の流速分
布計測が必要になるので、その分だけ計測精度が低下す
るという問題がある。
【０００５】そこで、本発明の目的は、上述した従来の
技術が有する課題を解消し、構造が簡単で、安価で、計
測精度の高い差圧式流量計を提供することにある。
技術が有する課題を解消し、構造が簡単で、安価で、計
測精度の高い差圧式流量計を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
管体の略中心に流路に直交する中空プローブを設け、こ
のプローブに前記管体の略中心を含む少なくとも管体の
略半径分に亘って上流側に開口する上流側スリットと前
記管体の略中心を含む少なくとも管体の略半径分に亘っ
て下流側に開口する下流側スリットとを設け、各スリッ
トを通じて前記各プローブ内に流入する流体の差圧を検
出することにより前記管体の流路を流れる流体の流量を
計測可能にしたことを特徴とする。
管体の略中心に流路に直交する中空プローブを設け、こ
のプローブに前記管体の略中心を含む少なくとも管体の
略半径分に亘って上流側に開口する上流側スリットと前
記管体の略中心を含む少なくとも管体の略半径分に亘っ
て下流側に開口する下流側スリットとを設け、各スリッ
トを通じて前記各プローブ内に流入する流体の差圧を検
出することにより前記管体の流路を流れる流体の流量を
計測可能にしたことを特徴とする。
【０００７】請求項２記載の発明は、請求項１記載のも
のにおいて前記中空プローブを上流側プローブと下流側
プローブとの２本で形成し、上流側プローブに上流側ス
リットを設け、下流側プローブに下流側スリットを設け
たことを特徴とする。
のにおいて前記中空プローブを上流側プローブと下流側
プローブとの２本で形成し、上流側プローブに上流側ス
リットを設け、下流側プローブに下流側スリットを設け
たことを特徴とする。
【０００８】請求項３記載の発明は、請求項１記載のも
のにおいて前記中空プローブを１本で形成し、この１本
のプローブに前記上流側スリット及び前記下流側スリッ
トを前記管体の略中心を中心にして点対象に設けたこと
を特徴とする。
のにおいて前記中空プローブを１本で形成し、この１本
のプローブに前記上流側スリット及び前記下流側スリッ
トを前記管体の略中心を中心にして点対象に設けたこと
を特徴とする。
【０００９】請求項４記載の発明は、管体の略中心に流
路に直交する中空プローブを設け、このプローブに前記
管体の略中心を含む少なくとも管体の略半径分に亘って
上流側に開口する上流側スリットと前記管体の略中心を
含む少なくとも管体の略半径分に亘って下流側に開口す
る下流側スリットとを設け、各プローブの外端同志を多
数の貫通孔が軸方向に貫通する筒体を内部に有するチャ
ンバで接続し、このチャンバの内の前記貫通孔の入口側
に位置する入口側チャンバを前記上流側スリットに連通
するプローブの外端に接続し、前記貫通孔の出口側に位
置する出口側チャンバを前記下流側スリットに連通する
プローブの外端に接続し、入口側チャンバ及び出口側チ
ャンバの流体の差圧を検出することにより前記管体の流
路を流れる流体の流量を計測可能にしたことを特徴とす
る。
路に直交する中空プローブを設け、このプローブに前記
管体の略中心を含む少なくとも管体の略半径分に亘って
上流側に開口する上流側スリットと前記管体の略中心を
含む少なくとも管体の略半径分に亘って下流側に開口す
る下流側スリットとを設け、各プローブの外端同志を多
数の貫通孔が軸方向に貫通する筒体を内部に有するチャ
ンバで接続し、このチャンバの内の前記貫通孔の入口側
に位置する入口側チャンバを前記上流側スリットに連通
するプローブの外端に接続し、前記貫通孔の出口側に位
置する出口側チャンバを前記下流側スリットに連通する
プローブの外端に接続し、入口側チャンバ及び出口側チ
ャンバの流体の差圧を検出することにより前記管体の流
路を流れる流体の流量を計測可能にしたことを特徴とす
る。
【００１０】請求項５記載の発明は、管体の流路にオリ
フィスを設け、このオリフィスの前後に前記流路に連通
する一対の細管を設け、この一対の細管の外端同志を多
数の貫通孔が軸方向に貫通する筒体を内部に有するチャ
ンバで接続し、このチャンバの内の前記貫通孔の入口側
に位置する入口側チャンバを前記オリフィスの前に位置
する一方の細管の外端に接続し、前記貫通孔の出口側に
位置する出口側チャンバを前記オリフィスの後に位置す
る他方の細管の外端に接続し、入口側チャンバ及び出口
側チャンバの流体の差圧を検出することにより前記管体
の流路を流れる流体の流量を計測可能にしたことを特徴
とする。
フィスを設け、このオリフィスの前後に前記流路に連通
する一対の細管を設け、この一対の細管の外端同志を多
数の貫通孔が軸方向に貫通する筒体を内部に有するチャ
ンバで接続し、このチャンバの内の前記貫通孔の入口側
に位置する入口側チャンバを前記オリフィスの前に位置
する一方の細管の外端に接続し、前記貫通孔の出口側に
位置する出口側チャンバを前記オリフィスの後に位置す
る他方の細管の外端に接続し、入口側チャンバ及び出口
側チャンバの流体の差圧を検出することにより前記管体
の流路を流れる流体の流量を計測可能にしたことを特徴
とする。
【００１１】請求項６記載の発明は、管体の略中心に流
路に直交すると共に内部が管体の略中心で仕切られる１
本の中空プローブを設け、このプローブに前記管体の略
中心から管体の略半径分に亘って上流側に開口する上流
側スリットと前記管体の略中心から管体の略半径分に亘
って下流側に開口する下流側スリットとを設け、前記上
流側スリットに連通するプローブの外端を上流側連結管
を介してプローブよりも下流側の流路に接続し、前記下
流側スリットに連通するプローブの外端を下流側連結管
を介してプローブよりも上流側の流路に接続し、上流側
連結管及び下流側連結管の夫々に熱線式質量流量計を取
り付けたことを特徴とする。
路に直交すると共に内部が管体の略中心で仕切られる１
本の中空プローブを設け、このプローブに前記管体の略
中心から管体の略半径分に亘って上流側に開口する上流
側スリットと前記管体の略中心から管体の略半径分に亘
って下流側に開口する下流側スリットとを設け、前記上
流側スリットに連通するプローブの外端を上流側連結管
を介してプローブよりも下流側の流路に接続し、前記下
流側スリットに連通するプローブの外端を下流側連結管
を介してプローブよりも上流側の流路に接続し、上流側
連結管及び下流側連結管の夫々に熱線式質量流量計を取
り付けたことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明による差圧式流量計
の一実施形態を図面を参照して説明する。
の一実施形態を図面を参照して説明する。
【００１３】図１ａ、ｂにおいて、１は流体の流れる流
路１ａを有する管体を示す。この管体１の両端にはおね
じ２，２が形成され、この管体１は例えば管継手（図示
せず）等を用いて管路内にインライン接続できる構成に
なっている。
路１ａを有する管体を示す。この管体１の両端にはおね
じ２，２が形成され、この管体１は例えば管継手（図示
せず）等を用いて管路内にインライン接続できる構成に
なっている。
【００１４】管体１の略中心には流路１ａに直交する２
本の中空プローブ３，５が設けられ、これらプローブ
３，５は管体１に溶接４で固定されている。上流側に位
置する上流側プローブ３には管体１の略内径分に亘って
上流側に開口する幅狭の上流側スリット３ａが形成さ
れ、下流側に位置する下流側プローブ５には管体１の略
内径分に亘って下流側に開口する幅狭の下流側スリット
５ａが形成されている。２本の中空プローブ３，５の外
端３ｂ，５ｂには各スリット３ａ，５ａを通じて各プロ
ーブ３，５内に流入する流体の差圧を検出する差圧セン
サ７が連結されている。この差圧センサ７は、例えば歪
みゲージの貼られた圧力膜（図示せず）を内蔵し、この
圧力膜の変位を歪みゲージで検出して差圧を検出する。
本の中空プローブ３，５が設けられ、これらプローブ
３，５は管体１に溶接４で固定されている。上流側に位
置する上流側プローブ３には管体１の略内径分に亘って
上流側に開口する幅狭の上流側スリット３ａが形成さ
れ、下流側に位置する下流側プローブ５には管体１の略
内径分に亘って下流側に開口する幅狭の下流側スリット
５ａが形成されている。２本の中空プローブ３，５の外
端３ｂ，５ｂには各スリット３ａ，５ａを通じて各プロ
ーブ３，５内に流入する流体の差圧を検出する差圧セン
サ７が連結されている。この差圧センサ７は、例えば歪
みゲージの貼られた圧力膜（図示せず）を内蔵し、この
圧力膜の変位を歪みゲージで検出して差圧を検出する。
【００１５】つぎに、この差圧式流量計の計測原理を説
明する。
明する。
【００１６】上流側をサフィックスＵ、下流側をサフィ
ックスＤとした場合、各スリット３ａ，５ａでの全圧力
Ｐｔは、静圧Ｐｓ、平均流速Ｖ、密度ρとして夫々次式
で与えられる（ただし、２点間で平均流速、平均密度は
同じとする。）。
ックスＤとした場合、各スリット３ａ，５ａでの全圧力
Ｐｔは、静圧Ｐｓ、平均流速Ｖ、密度ρとして夫々次式
で与えられる（ただし、２点間で平均流速、平均密度は
同じとする。）。
【００１７】 上流側：ＰｔU ＝ ＰｓU ＋ ρＶ2 ／２ …（１） 下流側：ＰｔD ＝ ＰｓD − ρＶ2 ／２ …（２） 挿入するプローブ３，５の径が小さいことから、粘性や
管内摩擦による圧力低下は小さいと考えられため、上記
式において「ＰｓU＝ＰｓD」と考えられる。この結果、
２点間の圧力差ΔＰは、式（１）と式（２）の差より、
以下の式で与えられる。
管内摩擦による圧力低下は小さいと考えられため、上記
式において「ＰｓU＝ＰｓD」と考えられる。この結果、
２点間の圧力差ΔＰは、式（１）と式（２）の差より、
以下の式で与えられる。
【００１８】ΔＰ＝ρＶ2 …（３） 流路１ａの断面積を「Ａ」とすると、流路１ａを流れる
流量「Ｑ」は、以下の式に基づいて計測される。
流量「Ｑ」は、以下の式に基づいて計測される。
【００１９】Ｑ＝Ａ（ΔＰ／ρ）1/2 …（４） すなわち、適用流路１ａの断面積Ａと、流体の密度ρが
明らかならば、ΔＰを計測することにより、流量「Ｑ」
が計算される。
明らかならば、ΔＰを計測することにより、流量「Ｑ」
が計算される。
【００２０】従来の「ピトー管式流速計」が流れの一点
の流速計測を行うのに対し、この実施形態による流量計
は、「流体の流れに対向したスリット３ａを有するプロ
ーブ３」と、「流体の流れと同じ方向のスリット５ａを
有するプローブ５」とにより、積分平均値（＝平均流
速）を計測している点で異なる。
の流速計測を行うのに対し、この実施形態による流量計
は、「流体の流れに対向したスリット３ａを有するプロ
ーブ３」と、「流体の流れと同じ方向のスリット５ａを
有するプローブ５」とにより、積分平均値（＝平均流
速）を計測している点で異なる。
【００２１】すなわち、この実施形態では、（１）平均
流量を簡単に、しかも精度良く計測できること、（２）
ＪＩＳやＤＩＮあるいは、丸型オリフィスに代表される
絞り流量計のように、淀み部分がないこと、（３）流体
の粘性に影響されず、圧力損失が少ないこと、等の優れ
た特徴を有している。
流量を簡単に、しかも精度良く計測できること、（２）
ＪＩＳやＤＩＮあるいは、丸型オリフィスに代表される
絞り流量計のように、淀み部分がないこと、（３）流体
の粘性に影響されず、圧力損失が少ないこと、等の優れ
た特徴を有している。
【００２２】つぎに、図２ａ、ｂを参照して別の実施形
態を説明する。
態を説明する。
【００２３】１１は流体の流れる流路１１ａを有する管
体を示している。この管体１１の両端にはおねじ１２，
１２が形成され、この管体１１は例えば管継手（図示せ
ず）等を用いて管路内にインライン接続できる構成にな
っている。
体を示している。この管体１１の両端にはおねじ１２，
１２が形成され、この管体１１は例えば管継手（図示せ
ず）等を用いて管路内にインライン接続できる構成にな
っている。
【００２４】管体１１の略中心には流路１１ａに直交す
る２本の中空プローブ１３，１５が設けられ、これらプ
ローブ１３，１５は管体１１に溶接１４で固定されてい
る。上流側に位置する上流側プローブ１３には管体１１
の略内径分に亘って上流側に開口する幅狭の上流側スリ
ット１３ａが形成され、下流側に位置する下流側プロー
ブ１５には管体１１の略内径分に亘って下流側に開口す
る幅狭の下流側スリット１５ａが形成されている。２本
の中空プローブ１３，１５の外端１３ｂ，１５ｂには各
スリット１３ａ，１５ａを通じて各プローブ１３，１５
内に流入する流体の流量を検出する層流式流量計１７が
連結されている。プロブの一方には、絞り部２０が設け
られている。この層流式流量計１７は、各プローブの外
端１３ｂ，１５ｂ同志を連結するチャンバ１８を備え、
このチャンバ１８内には間仕切り１６を介して筒体１９
が設けられ、この筒体１９には軸方向に貫通する多数の
貫通孔が穿孔されている。
る２本の中空プローブ１３，１５が設けられ、これらプ
ローブ１３，１５は管体１１に溶接１４で固定されてい
る。上流側に位置する上流側プローブ１３には管体１１
の略内径分に亘って上流側に開口する幅狭の上流側スリ
ット１３ａが形成され、下流側に位置する下流側プロー
ブ１５には管体１１の略内径分に亘って下流側に開口す
る幅狭の下流側スリット１５ａが形成されている。２本
の中空プローブ１３，１５の外端１３ｂ，１５ｂには各
スリット１３ａ，１５ａを通じて各プローブ１３，１５
内に流入する流体の流量を検出する層流式流量計１７が
連結されている。プロブの一方には、絞り部２０が設け
られている。この層流式流量計１７は、各プローブの外
端１３ｂ，１５ｂ同志を連結するチャンバ１８を備え、
このチャンバ１８内には間仕切り１６を介して筒体１９
が設けられ、この筒体１９には軸方向に貫通する多数の
貫通孔が穿孔されている。
【００２５】そして、貫通孔の入口側に位置する入口側
チャンバＡに対して、上流側スリット１３ａに連通する
プローブ１３の外端１３ｂが接続され、貫通孔の出口側
に位置する出口側チャンバＢに対して、下流側スリット
１５ａに連通するプローブ１５の外端１５ｂが接続さ
れ、入口側チャンバＡに連通する圧力ポート１８ａと、
出口側チャンバＢに連通する圧力ポート１８ｂとの間に
は、差圧センサ（図示せず）が接続されている。
チャンバＡに対して、上流側スリット１３ａに連通する
プローブ１３の外端１３ｂが接続され、貫通孔の出口側
に位置する出口側チャンバＢに対して、下流側スリット
１５ａに連通するプローブ１５の外端１５ｂが接続さ
れ、入口側チャンバＡに連通する圧力ポート１８ａと、
出口側チャンバＢに連通する圧力ポート１８ｂとの間に
は、差圧センサ（図示せず）が接続されている。
【００２６】つぎに、この差圧式流量計の計測原理を説
明する。
明する。
【００２７】管体１の流路１ａを主流路「Ｍ」とし、各
プローブ１３，１５の外端に接続されたチャンバ１８を
副流路「Ｂ」とした場合、それぞれの流路を流れる流量
を主流路が「Ｑｍ（リットル／ｍｉｎ）」、副流路が
「Ｑｂ（リットル／ｍｉｎ）」とすると、全体流量Ｑｔ
（リットル／ｍｉｎ）は次式で与えられる。
プローブ１３，１５の外端に接続されたチャンバ１８を
副流路「Ｂ」とした場合、それぞれの流路を流れる流量
を主流路が「Ｑｍ（リットル／ｍｉｎ）」、副流路が
「Ｑｂ（リットル／ｍｉｎ）」とすると、全体流量Ｑｔ
（リットル／ｍｉｎ）は次式で与えられる。
【００２８】 Ｑｔ＝Ｑｂ＋Ｑｍ ＝Ｑｂ（１＋Ｑｍ／Ｑｂ） …（５） この時の各スリット１３ａ，１５ａにおける全圧を、そ
れぞれＰin、Ｐoutとすると、それぞれの流路を流れる
流量は、次式で与えられる。
れぞれＰin、Ｐoutとすると、それぞれの流路を流れる
流量は、次式で与えられる。
【００２９】ただし、式中の「Ｓｍ」、「Ｓｂ」は、そ
れぞれ主流路「Ｍ」及び副流路「Ｂ」の流路最少断面積
であり、「ξ」、「ζ」は、流量係数である。
れぞれ主流路「Ｍ」及び副流路「Ｂ」の流路最少断面積
であり、「ξ」、「ζ」は、流量係数である。
【００３０】 Ｑｍ＝ξ・Ｓｍ・（Ｐout − Ｐin）1/2 …（６） Ｑｂ＝ζ・Ｓｂ・（Ｐout − Ｐin）1/2 …（７） 式、（６）、（７）より、「Ｑｍ／Ｑｂ」を求めると、 Ｑｍ／Ｑｂ＝（ξ・Ｓｍ）／（ζ・Ｓｂ） …（８） 「Ｑｂ」は層流式流量計１７で計測される。この層流式
流量計１７では筒体１９によってチャンバ１８内の流れ
が層流となるので、層流素子前後の圧力差をΔＰと置い
たとき、「Ｑｂ」は次式に基づいて求められる。ａは定
数である。
流量計１７では筒体１９によってチャンバ１８内の流れ
が層流となるので、層流素子前後の圧力差をΔＰと置い
たとき、「Ｑｂ」は次式に基づいて求められる。ａは定
数である。
【００３１】Ｑｂ＝ａ・ΔＰ …（９） そこで、式（５）に式（８）（９）を代入して整理する
と次式が求まる。
と次式が求まる。
【００３２】 Ｑｔ＝ａ・｛１＋（ξ・Ｓｍ）／（ζ・Ｓｂ）｝ΔＰ …（１０） 上記の式中において、ξ、Ｓｍ、ζ、Ｓｂは、全て、定
数と考えて良いため、「ｂ＝（ξ・Ｓｍ）／（ζ・Ｓ
ｂ）」となり、定数「ｂ」で与えられ、上記の式（１
０）は、次式で表される。
数と考えて良いため、「ｂ＝（ξ・Ｓｍ）／（ζ・Ｓ
ｂ）」となり、定数「ｂ」で与えられ、上記の式（１
０）は、次式で表される。
【００３３】 Ｑｔ＝ａ・｛１＋ｂ｝ΔＰ …（１１） この計測原理に従えば、副流路「Ｂ」に小型の層流式流
量計１７を配置することにより、計測差圧「ΔＰ」に比
例する流量計が構成される。例えば、前記実施形態（図
１）に従う流量計では、式（４）「Ｑ＝Ａ（ΔＰ／ρ）
1/2」からも明らかなように、流量「Ｑ」を求めるに際
し、演算式に「1/2」が入る。この「1/2」が入った演算
を行う演算器は高価であるが、本実施形態では、式（１
１）からも明らかなように、計測差圧「ΔＰ」に比例し
て、流量「Ｑｔ」が求められるので、低価格の演算器の
使用が可能になる。
量計１７を配置することにより、計測差圧「ΔＰ」に比
例する流量計が構成される。例えば、前記実施形態（図
１）に従う流量計では、式（４）「Ｑ＝Ａ（ΔＰ／ρ）
1/2」からも明らかなように、流量「Ｑ」を求めるに際
し、演算式に「1/2」が入る。この「1/2」が入った演算
を行う演算器は高価であるが、本実施形態では、式（１
１）からも明らかなように、計測差圧「ΔＰ」に比例し
て、流量「Ｑｔ」が求められるので、低価格の演算器の
使用が可能になる。
【００３４】この実施形態では、（１）平均流量を簡単
に、しかも精度良く計測できること、（２）ＪＩＳやＤ
ＩＮあるいは、丸型オリフィスに代表される絞り流量計
のように淀み部分が少ないこと、（３）上記副流路構造
により差圧計測だけでリニアに流量を算出できること、
等の優れた特徴を有している。
に、しかも精度良く計測できること、（２）ＪＩＳやＤ
ＩＮあるいは、丸型オリフィスに代表される絞り流量計
のように淀み部分が少ないこと、（３）上記副流路構造
により差圧計測だけでリニアに流量を算出できること、
等の優れた特徴を有している。
【００３５】この計測原理は、例えば図３に示すよう
に、管体２１にオリフィス２２を設けたものにも適用が
可能である。
に、管体２１にオリフィス２２を設けたものにも適用が
可能である。
【００３６】このオリフィス２２の前後の管体２１には
流路２１ａに連通する一対の細管２３，２５が設けら
れ、この一対の細管２３，２５の外端２３ａ，２５ａ同
志はチャンバ２６に連結されている。このチャンバ２６
内には間仕切り２４によって支持された筒体２７が設け
られ、この筒体２７には軸方向に貫通する多数の貫通孔
が穿孔されている。そして、貫通孔の入口側に位置する
入口側チャンバＡに対して、オリフィス２２の前に位置
する一方の細管２３の外端２３ａが接続され、貫通孔の
出口側に位置する出口側チャンバＢに対して、オリフィ
ス２２の後に位置する他方の細管２５の外端２５ａが接
続され、入口側チャンバＡに連通する圧力ポート２６ａ
と、出口側チャンバＢに連通する圧力ポート２６ｂとの
間には差圧センサ（図示せず）が接続されている。この
場合の計測原理は、図２に示したものと略同一である。
流路２１ａに連通する一対の細管２３，２５が設けら
れ、この一対の細管２３，２５の外端２３ａ，２５ａ同
志はチャンバ２６に連結されている。このチャンバ２６
内には間仕切り２４によって支持された筒体２７が設け
られ、この筒体２７には軸方向に貫通する多数の貫通孔
が穿孔されている。そして、貫通孔の入口側に位置する
入口側チャンバＡに対して、オリフィス２２の前に位置
する一方の細管２３の外端２３ａが接続され、貫通孔の
出口側に位置する出口側チャンバＢに対して、オリフィ
ス２２の後に位置する他方の細管２５の外端２５ａが接
続され、入口側チャンバＡに連通する圧力ポート２６ａ
と、出口側チャンバＢに連通する圧力ポート２６ｂとの
間には差圧センサ（図示せず）が接続されている。この
場合の計測原理は、図２に示したものと略同一である。
【００３７】更に、別の実施形態を説明する。
【００３８】図４に示すように、管体３１の略中心には
流路３１ａに直交する１本の中空プローブ３２が設けら
れている。このプローブ３２の内部は管体３１の略中心
で仕切体３３を介して仕切られ、この仕切体３３より上
方に位置するプローブ３２には、管体３１の略中心から
管体３１の略半径分に亘って上流側に開口する幅狭の上
流側スリット３２ａが形成され、仕切体３３より下方に
位置するプローブ３２には、管体３１の略中心から管体
３１の略半径分に亘って下流側に開口する幅狭の下流側
スリット３２ｂが形成されている。上流側スリット３２
ａに連通するプローブ３２の外端３２ｃは、上流側連結
管３４を介して、プローブ３２よりも下流側の流路３１
ａに接続され、下流側スリット３２ｂに連通するプロー
ブ３２の外端３２ｄは、下流側連結管３５を介して、プ
ローブ３２よりも上流側の流路３１ａに接続されてい
る。そして、上流側連結管３４及び下流側連結管３５の
夫々には熱線式質量流量計３６，３７が取り付けられて
いる。両プローブには、絞り部３８が設けられている。
流路３１ａに直交する１本の中空プローブ３２が設けら
れている。このプローブ３２の内部は管体３１の略中心
で仕切体３３を介して仕切られ、この仕切体３３より上
方に位置するプローブ３２には、管体３１の略中心から
管体３１の略半径分に亘って上流側に開口する幅狭の上
流側スリット３２ａが形成され、仕切体３３より下方に
位置するプローブ３２には、管体３１の略中心から管体
３１の略半径分に亘って下流側に開口する幅狭の下流側
スリット３２ｂが形成されている。上流側スリット３２
ａに連通するプローブ３２の外端３２ｃは、上流側連結
管３４を介して、プローブ３２よりも下流側の流路３１
ａに接続され、下流側スリット３２ｂに連通するプロー
ブ３２の外端３２ｄは、下流側連結管３５を介して、プ
ローブ３２よりも上流側の流路３１ａに接続されてい
る。そして、上流側連結管３４及び下流側連結管３５の
夫々には熱線式質量流量計３６，３７が取り付けられて
いる。両プローブには、絞り部３８が設けられている。
【００３９】つぎに、この差圧式流量計の計測原理を説
明する。
明する。
【００４０】管体３１の流路３１ａを主流路「Ｍ」と
し、上流側連結管３４及び下流側連結管３５を副流路
「Ｂ」とした場合、それぞれの流路を流れる流量を主流
路が「Ｑｍ（リットル／ｍｉｎ）」、副流路が「Ｑｂ
（リットル／ｍｉｎ）」とすると、全体流量Ｑｔ（リッ
トル／ｍｉｎ）は次式で与えられる。
し、上流側連結管３４及び下流側連結管３５を副流路
「Ｂ」とした場合、それぞれの流路を流れる流量を主流
路が「Ｑｍ（リットル／ｍｉｎ）」、副流路が「Ｑｂ
（リットル／ｍｉｎ）」とすると、全体流量Ｑｔ（リッ
トル／ｍｉｎ）は次式で与えられる。
【００４１】 Ｑｔ＝Ｑｂ＋Ｑｍ ＝Ｑｂ（１＋Ｑｍ／Ｑｂ） …（１２） この時の各スリット３２ａ，３２ｂにおける全圧を、そ
れぞれＰin、Ｐoutとすると、それぞれの流路を流れる
流量は、次式で与えられる。
れぞれＰin、Ｐoutとすると、それぞれの流路を流れる
流量は、次式で与えられる。
【００４２】ただし、式中の「Ｓｍ」、「Ｓｂ」は、そ
れぞれ主流路「Ｍ」及び副流路「Ｂ」の流路最少断面積
であり、「ξ」、「ζ」は、流量係数である。
れぞれ主流路「Ｍ」及び副流路「Ｂ」の流路最少断面積
であり、「ξ」、「ζ」は、流量係数である。
【００４３】 Ｑｍ＝ξ・Ｓｍ・（Ｐout − Ｐin）1/2 …（１３） Ｑｂ＝ζ・Ｓｂ・（Ｐout − Ｐin）1/2 …（１４） 式、（１３）、（１４）より、「Ｑｍ／Ｑｂ」を求めると、 Ｑｍ／Ｑｂ＝（ξ・Ｓｍ）／（ζ・Ｓｂ） …（１５） この関係を、式（１２）に代入して整理すると、 Ｑｔ＝｛１＋（ξ・Ｓｍ）／（ζ・Ｓｂ）｝Ｑｂ …（１６） 「Ｑｂ」は熱線式質量流量計３６，３７で計測され、次
式に基づいて求められる。ただし、Ｖ＝０〜５（Ｖ）の
アナログ電圧出力、Ｈ＝０〜１０（ＫＨｚ）の電圧パル
ス出力である。
式に基づいて求められる。ただし、Ｖ＝０〜５（Ｖ）の
アナログ電圧出力、Ｈ＝０〜１０（ＫＨｚ）の電圧パル
ス出力である。
【００４４】 Ｑｂ＝ａ・Ｖ ＝ｂ・Ｈ …（１７） そこで、式（１２）に、式（１６）と（１７）を代入し
て整理すると、次式が求められる。
て整理すると、次式が求められる。
【００４５】 Ｑｔ＝ａ・｛１＋（ξ・Ｓｍ）／（ζ・Ｓｂ）｝Ｖ …（１８） ＝ｂ・｛１＋（ξ・Ｓｍ）／（ζ・Ｓｂ）｝Ｈ …（１９） 上記の式中において、ξ、Ｓｍ、ζ、Ｓｂは、全て、定
数と考えて良いため、「ｃ＝（ξ・Ｓｍ）／（ζ・Ｓ
ｂ）」となり、定数「ｃ」で与えられ、上記の式（１
８）（１９）は、次式で表される。
数と考えて良いため、「ｃ＝（ξ・Ｓｍ）／（ζ・Ｓ
ｂ）」となり、定数「ｃ」で与えられ、上記の式（１
８）（１９）は、次式で表される。
【００４６】 Ｑｔ＝ａ・｛１＋ｃ｝Ｖ …（２０） ＝ｂ・｛１＋ｃ｝Ｈ …（２１） このように副流路「Ｂ」に小型の「熱線式質量流量計」
を配置することにより、安価に大型質量流量計を構成す
ることが可能となる。
を配置することにより、安価に大型質量流量計を構成す
ることが可能となる。
【００４７】従来の「ピトー管式流速計」が流れの一点
の流速計測を行うのに対し、この実施形態による流量計
は、「プローブ３２の各スリット３２ａ，３２ｂ」によ
り、積分平均値（＝平均流速）を計測している点で異な
る。
の流速計測を行うのに対し、この実施形態による流量計
は、「プローブ３２の各スリット３２ａ，３２ｂ」によ
り、積分平均値（＝平均流速）を計測している点で異な
る。
【００４８】すなわち、この実施形態では、（１）平均
流量を簡単に、しかも精度良く計測できること、（２）
ＪＩＳやＤＩＮあるいは、丸型オリフィスに代表される
絞り流量計のように、淀み部分がないこと、（３）上記
の副路構造により、リニアに質量流量を算出できるこ
と、等の優れた特徴を有している。
流量を簡単に、しかも精度良く計測できること、（２）
ＪＩＳやＤＩＮあるいは、丸型オリフィスに代表される
絞り流量計のように、淀み部分がないこと、（３）上記
の副路構造により、リニアに質量流量を算出できるこ
と、等の優れた特徴を有している。
【００４９】また、図４に示す実施形態では、順路、逆
路共に同じ構成であるため、逆流を伴う質量流量計測が
可能になる。
路共に同じ構成であるため、逆流を伴う質量流量計測が
可能になる。
【００５０】「順流」をサフィックス「ｎ」、「逆流」
をサフィックス「ｂ」とした場合、流路３１ａ内の各位
置における全圧は、以下の式で与えられる。
をサフィックス「ｂ」とした場合、流路３１ａ内の各位
置における全圧は、以下の式で与えられる。
【００５１】 「順流」の場合 位置−（Ｂ部）： ΔＰ＝（Ｐ1 −Ｐ2 ）≒０ …（２２） 位置−’（Ｎ部）： ΔＰ＝（Ｐ2 −Ｐ1'）≒ρＶｎ2 ／２…（２３） 「逆流」の場合 位置’−（Ｎ部）： ΔＰ＝（Ｐ1'−Ｐ2 ）≒０ …（２４） 位置−’（Ｂ部）： ΔＰ＝（Ｐ1'−Ｐ2 ）≒ρＶｂ2 ／２…（２５） 「順流」の場合に流れる全体流量「Ｑｎｔ（リットル／
ｍｉｎ）」は、主流路の流量「Ｑｍ（リットル／ｍｉ
ｎ）」、「Ｎ部」の副流路流量「Ｑｎ（リットル／ｍｉ
ｎ）」、「逆流」計測流路「Ｂ部」の流量「Ｑｂ（リッ
トル／ｍｉｎ）」とすると、Ｑｎｔ（リットル／ｍｉ
ｎ）は、次式で与えられる。
ｍｉｎ）」は、主流路の流量「Ｑｍ（リットル／ｍｉ
ｎ）」、「Ｎ部」の副流路流量「Ｑｎ（リットル／ｍｉ
ｎ）」、「逆流」計測流路「Ｂ部」の流量「Ｑｂ（リッ
トル／ｍｉｎ）」とすると、Ｑｎｔ（リットル／ｍｉ
ｎ）は、次式で与えられる。
【００５２】 Ｑｎｔ＝Ｑｍ＋Ｑｎ＋Ｑｂ ＝Ｑｎ（１＋Ｑｍ／Ｑｎ＋Ｑｂ／Ｑｎ） …（２６） ただし、式（２２）に示すように差圧が小さいことか
ら、Ｑｂ＜＜Ｑｎであり、近似的にはＱｂ≒０と置くこ
とができる。
ら、Ｑｂ＜＜Ｑｎであり、近似的にはＱｂ≒０と置くこ
とができる。
【００５３】従って、式（２６）は次式のようになる。
【００５４】 Ｑｎｔ＝Ｑｎ（１＋Ｑｍ／Ｑｎ） …（２７） このときの絞り部前後の圧力差をΔＰとすると、それぞ
れの流路を流れる流量は次式で与えられる。ただし、式
中の「Ｓｍ」、「Ｓｎ」は、それぞれの流路の最少断面
積であり、「ξ」、「ζ」は、流量係数である。
れの流路を流れる流量は次式で与えられる。ただし、式
中の「Ｓｍ」、「Ｓｎ」は、それぞれの流路の最少断面
積であり、「ξ」、「ζ」は、流量係数である。
【００５５】 Ｑｍ＝ξ・Ｓｍ・ΔＰ1/2 …（２８） Ｑｎ＝ζ・Ｓｎ・ΔＰ1/2 …（２９） 式（２８）、（２９）より「Ｑｍ／Ｑｎ」を求めると、 Ｑｍ／Ｑｎ＝（ξ・Ｓｍ）／（ζ・Ｓｎ） …（３０） そこで、式（２７）に、式（３０）を代入すると次式が
求まる。
求まる。
【００５６】 Ｑｔ＝｛１＋（ξ・Ｓｍ）／（ζ・Ｓｎ）｝Ｑｎ …（３１） 上記の式中において、ξ、Ｓｍ、ζ、Ｓｎは全て定数と
考えて良いため、副流路の流量「Ｑｎ」を計測すること
により「順流」の流量が計測される。
考えて良いため、副流路の流量「Ｑｎ」を計測すること
により「順流」の流量が計測される。
【００５７】この関係は「逆流」の場合も同様である。
このことから「Ｎ」部の熱線式質量流量計３６からの出
力と、「Ｂ」部の熱線式質量流量計３７からの出力との
差を計測することにより「順流」、「逆流」の同時計測
が可能になる。
このことから「Ｎ」部の熱線式質量流量計３６からの出
力と、「Ｂ」部の熱線式質量流量計３７からの出力との
差を計測することにより「順流」、「逆流」の同時計測
が可能になる。
【００５８】これによれば、例えば、自動車エンジンに
おける吸気系の吹き返し現象の解明等に優れた計測効果
が発揮される。
おける吸気系の吹き返し現象の解明等に優れた計測効果
が発揮される。
【００５９】前記の各実施形態ではプローブにスリット
を形成しているが、このスリットは平均流速を計測する
ため、管体の略中心を含む少なくとも管体の略半径分に
亘って開口させることが重要である。
を形成しているが、このスリットは平均流速を計測する
ため、管体の略中心を含む少なくとも管体の略半径分に
亘って開口させることが重要である。
【００６０】以上、一実施形態に基づいて本発明を説明
したが、本発明は、これに限定されるものでないことは
明らかである。
したが、本発明は、これに限定されるものでないことは
明らかである。
【００６１】図１において、管体１に設けられる中空プ
ローブ３，５は二本に限定されるものではない。例え
ば、図５に示すように、プローブ５１を１本で形成して
もよい。この１本のプローブ５１の内部は管体１の略中
心で仕切体５３を介して仕切られ、この仕切体５３より
上方に位置するプローブ５１には、管体１の略中心から
管体１の略半径分に亘って上流側に開口する幅狭の上流
側スリット５１ａが形成され、仕切体５３より下方に位
置するプローブ５１には、管体１の略中心から管体１の
略半径分に亘って下流側に開口する幅狭の下流側スリッ
ト５１ｂが形成されている。下流側スリット５１ｂに連
通するプローブ５１の外端５１ｃには、連結管５５が接
続されている。この連結管５５は管体１の外部を延び
て、この連結管５５の外端５５ａと上記プローブ５１の
外端５１ｄとには、各スリット５１ａ，５１ａを通じて
プローブ５１及び連結管５５内に流入する流体の差圧を
検出する差圧センサ７が連結されている。この実施形態
によっても、図１に示すものと同様の効果を得ることが
できる。
ローブ３，５は二本に限定されるものではない。例え
ば、図５に示すように、プローブ５１を１本で形成して
もよい。この１本のプローブ５１の内部は管体１の略中
心で仕切体５３を介して仕切られ、この仕切体５３より
上方に位置するプローブ５１には、管体１の略中心から
管体１の略半径分に亘って上流側に開口する幅狭の上流
側スリット５１ａが形成され、仕切体５３より下方に位
置するプローブ５１には、管体１の略中心から管体１の
略半径分に亘って下流側に開口する幅狭の下流側スリッ
ト５１ｂが形成されている。下流側スリット５１ｂに連
通するプローブ５１の外端５１ｃには、連結管５５が接
続されている。この連結管５５は管体１の外部を延び
て、この連結管５５の外端５５ａと上記プローブ５１の
外端５１ｄとには、各スリット５１ａ，５１ａを通じて
プローブ５１及び連結管５５内に流入する流体の差圧を
検出する差圧センサ７が連結されている。この実施形態
によっても、図１に示すものと同様の効果を得ることが
できる。
【００６２】
【発明の効果】本発明によれば、動圧計測原理に従う流
量計であって、粘性係数の影響を受けず、管路内を流れ
る流体の流速分布計測が不要な、従って、その分だけ計
測精度を向上させた、構造が簡単で安価な差圧式流量計
を得ることができる。
量計であって、粘性係数の影響を受けず、管路内を流れ
る流体の流速分布計測が不要な、従って、その分だけ計
測精度を向上させた、構造が簡単で安価な差圧式流量計
を得ることができる。
【図１】ａは本発明による差圧式流量計の一実施形態を
示す縦断面図、ｂは同じく横断面図である。
示す縦断面図、ｂは同じく横断面図である。
【図２】ａは別の一実施形態を示す縦断面図、ｂは同じ
く横断面図である。
く横断面図である。
【図３】別の一実施形態を示す縦断面図である。
【図４】別の一実施形態を示す縦断面図である。
【図５】別の一実施形態を示す縦断面図である。
１，１１，２１，３１ 管体 １ａ，１１ａ，２１ａ，３１ａ 流路 ３，５，１３，１５ 中空プローブ ３ａ，５ａ，１３ａ，１５ａ スリット ７ 差圧センサ １７ 層流式流量計 ３２，５１ 中空プローブ ３２ａ、３２ｂ，５１ａ、５１ｂ スリット ３６，３７ 熱線式質量流量計
Claims (6)
- 【請求項１】 管体の略中心に流路に直交する中空プロ
ーブを設け、このプローブに前記管体の略中心を含む少
なくとも管体の略半径分に亘って上流側に開口する上流
側スリットと前記管体の略中心を含む少なくとも管体の
略半径分に亘って下流側に開口する下流側スリットとを
設け、各スリットを通じて前記各プローブ内に流入する
流体の差圧を検出することにより前記管体の流路を流れ
る流体の流量を計測可能にしたことを特徴とする差圧式
流量計。 - 【請求項２】 前記中空プローブを上流側プローブと下
流側プローブとの２本で形成し、上流側プローブに上流
側スリットを設け、下流側プローブに下流側スリットを
設けたことを特徴とする請求項１記載の差圧式流量計。 - 【請求項３】 前記中空プローブを１本で形成し、この
１本のプローブに前記上流側スリット及び前記下流側ス
リットを前記管体の略中心を中心にして点対象に設けた
ことを特徴とする請求項１記載の差圧式流量計。 - 【請求項４】 管体の略中心に流路に直交する中空プロ
ーブを設け、このプローブに前記管体の略中心を含む少
なくとも管体の略半径分に亘って上流側に開口する上流
側スリットと前記管体の略中心を含む少なくとも管体の
略半径分に亘って下流側に開口する下流側スリットとを
設け、各プローブの外端同志を多数の貫通孔が軸方向に
貫通する筒体を内部に有するチャンバで接続し、このチ
ャンバの内の前記貫通孔の入口側に位置する入口側チャ
ンバを前記上流側スリットに連通するプローブの外端に
接続し、前記貫通孔の出口側に位置する出口側チャンバ
を前記下流側スリットに連通するプローブの外端に接続
し、入口側チャンバ及び出口側チャンバの流体の差圧を
検出することにより前記管体の流路を流れる流体の流量
を計測可能にしたことを特徴とする差圧式流量計。 - 【請求項５】 管体の流路にオリフィスを設け、このオ
リフィスの前後に前記流路に連通する一対の細管を設
け、この一対の細管の外端同志を多数の貫通孔が軸方向
に貫通する筒体を内部に有するチャンバで接続し、この
チャンバの内の前記貫通孔の入口側に位置する入口側チ
ャンバを前記オリフィスの前に位置する一方の細管の外
端に接続し、前記貫通孔の出口側に位置する出口側チャ
ンバを前記オリフィスの後に位置する他方の細管の外端
に接続し、入口側チャンバ及び出口側チャンバの流体の
差圧を検出することにより前記管体の流路を流れる流体
の流量を計測可能にしたことを特徴とする差圧式流量
計。 - 【請求項６】 管体の略中心に流路に直交すると共に内
部が管体の略中心で仕切られる１本の中空プローブを設
け、このプローブに前記管体の略中心から管体の略半径
分に亘って上流側に開口する上流側スリットと前記管体
の略中心から管体の略半径分に亘って下流側に開口する
下流側スリットとを設け、前記上流側スリットに連通す
るプローブの外端を上流側連結管を介してプローブより
も下流側の流路に接続し、前記下流側スリットに連通す
るプローブの外端を下流側連結管を介してプローブより
も上流側の流路に接続し、上流側連結管及び下流側連結
管の夫々に熱線式質量流量計を取り付けたことを特徴と
する差圧式流量計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13597298A JP4015751B2 (ja) | 1998-04-30 | 1998-04-30 | 差圧式流量計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13597298A JP4015751B2 (ja) | 1998-04-30 | 1998-04-30 | 差圧式流量計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11316144A true JPH11316144A (ja) | 1999-11-16 |
| JP4015751B2 JP4015751B2 (ja) | 2007-11-28 |
Family
ID=15164181
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13597298A Expired - Fee Related JP4015751B2 (ja) | 1998-04-30 | 1998-04-30 | 差圧式流量計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4015751B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007167967A (ja) * | 2005-12-19 | 2007-07-05 | Denso Corp | 流体研磨加工方法及び装置 |
| US7637152B2 (en) | 2005-06-07 | 2009-12-29 | Surpass Industry Co., Ltd. | Flow meter and flow-regulating system using the same |
| CN104597282A (zh) * | 2014-11-14 | 2015-05-06 | 无锡信大气象传感网科技有限公司 | 一种风筒式风速计 |
| KR101590520B1 (ko) * | 2014-08-04 | 2016-02-01 | 박상태 | 피토 튜브를 이용한 복합형 덕트 풍량 측정 장치 및 측정 방법 |
| JP2017508577A (ja) * | 2014-03-04 | 2017-03-30 | セレオン ゲーエムベーハーｓｅｌｅｏｎ ＧｍｂＨ | センサブロック、管、および製造方法 |
| CN119574910A (zh) * | 2024-12-18 | 2025-03-07 | 珠海市吉大华普仪器有限公司 | 一种风速测量装置 |
| JP7759638B1 (ja) * | 2024-07-17 | 2025-10-24 | 公立大学法人熊本県立大学 | スリット型の動静水圧計 |
-
1998
- 1998-04-30 JP JP13597298A patent/JP4015751B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
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|---|---|---|---|---|
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| CN119574910A (zh) * | 2024-12-18 | 2025-03-07 | 珠海市吉大华普仪器有限公司 | 一种风速测量装置 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4015751B2 (ja) | 2007-11-28 |
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