JPS60104221A - 流量計 - Google Patents

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〉 本発明は流れる媒体の通路に流れ方向に対して垂直に配
置されている測定用オリフィスを有する流量計に関する
ものである。

〈先行技術〉 異なった媒体の流れを測定するために測定原理と計量装
置の豊富な種類が知られている。最近、新しい測定可能
性が出願されておシ：光学、音響。

超音波、及びレーザによる測定方法及び装置である。一
般に、これら装置はｕ％体流の通路中に配Ｕ４された本
体によって変えられた流れ条件を１１１１定している（
例えば英国特許明細書第１３８４１０５号）。

英国特許明細書第１４８２６９９号と第１５３３７１７
号とは流れの通路中に配置された本体の振動を検出する
ことの可能な装置を記述している。

測定オリフィス又は計歌口と呼ばれる物が以前から知ら
れている。これらの装置はパイプライン中金流れている
媒体の通路内に形成された絞シ部があり、そのオリフィ
スの前後で異なる圧力が形成されている。

それぞれの速度と媒体流喰は該異なる圧力を測定するこ
とによって決定されている。

該計量装置の主な欠陥は相違する圧力と体積流の間の相
互関係が一次（線形）でない点にあり、それゆえ結果の
評価がむずかしい。

他の測定装置の公知のタイプはロートメータ（ｒｏｔｏ
ｍｅｔｅｒ　）と呼ばれる物があシ、その基本的特徴は
浮子が流動媒体の通路中に配置され、該浮子の変位が測
定される速度と比例する点にある。

圧力低下の原因が浮子の抵抗である。若しツヤイブライ
ンが浮子の変位の方向に於て広くなる断面で形成されれ
ば、この装置で浮子の変位は液体の体積流動と直接比例
する。しかしながら、その欠陥は浮子が比較的小さな力
によってその平衡状態に到るために作られているのに、
しかるに作シ出す大きな力が無洸出来ない困難を伴うこ
とにある。

この理由は一方で、浮子の寸法の増大が設備の寸法を比
例しないように増大し、他方で、浮子の直径の増大によ
ってあまりにも狭いオリアイスが周面に沿って与えられ
た寸法の自由流動断面として得られそして流れを妨げる
危険を結果として生ずる０ 他の装置によれば、浮子の変位がスプリングで制限され
、同時にスプリング力の変化又は浮子の変位が液体流に
関する特性値を与えている（英国特許明細書第１４３４
１６５号参照）。

また流動体積がスプリング力に抗して流体通路中に配置
されたパルプ又は横断板の変位敬によって決定される流
量計が英国！特許明細書第１４６２８７８号又は第１４
７ｆｉ５７４号に記載されたように公知である。この解
決法の欠点は、既述したのと同じである。

他の公知の方法では、液体流の影響によって変位する要
素が測定オリアイス中に配置されている。

この場合、絞りによって生ずるスプリング力又は圧力の
低下に抗する閉止又は絞シ要素の変位が体積流動の比例
喰として測定される。この解決法にあっては、スプリン
グ力に抗して変位される絞り要素の案内が測定結果に悪
影響を及ぼす摩擦を伴なう。

この場合では更に、比較的大きな径（約１０ｃＴｎ）を
有するパイプ中でのみ正確な測定が可能で、装置は、極
端に小さな力の影響下で生ずる圧力低下即ち変化を測定
せねばならないような、小径のパイプ中で測定するのに
全く不適当であるという点で不利である。

〈発明の概要〉 本発明の目的は、内側の流れ形態が測定オリライス中で
同様に観測される流計ハトを提供することにあシ、例え
小径の・ぞイブライン中で測定が実施されても、測定信
号と液体流量の、自然に形成された二次特注にかえて、
随意に選択的に好都合に一次関数関係の確立を可能とす
るだめに流れ断面を変化させることに！時機を有する。

それ故に測定オリアイスと絞シ要素を含んでいる本発明
に係る流量計は、変位可能の孔を有する弾性ダイアプラ
ムで作られた測定オリフィスを所有し、そして少くとも
１つの該ダイアフラムの変位を検出するためのセンサー
を有している。センサーはｆｆ１ｌ定鐵気装置に連結す
ることが出来る。

本発明の好適実施例によれば、測定オリフィスは静止絞
り要素を備え、そして該絞り要素は測定オリフィス中に
都合艮く配置されている。

絞り要素は下流に狭められた断面が流れ方向に対して垂
直に配置された板として設計することが可能である。後
者の場合には測定オリフィスは下流に狭められた断面を
有する管にされる。

本発明に従かえば、測定オリフィスの変位（Ｘ）と媒体
流（φＶ）間で次の一次相関関係が確立される Ｘ＝Ｃ・φ９ ここにＣは、弾性ダイアフラムの変位と絞り形状との特
性に依存する常数である。

流量計のダイアフラムはスゲリングで支承されており、
好ましくは一次（線形）特性のスフ０リングである。

この、喝合に常数Ｃはダイアフラムとスプリングの一般
的特性に依存している。

絞り要素は、適切に位置することを確実にする調整要素
を下流に備えることが出来る。

本発明の他の好適実施例によれば、ダイアフラムの孔は
円形を有し絞り要素の外套（ｍａｎｔｌｅ　）は凹状円
椎曲面体表面を有している。

この方法で設計されている流量計は既知の装置のあらゆ
る不利を除去しそして、引起された圧力差が大きな表面
に作用し都合の良い力の平衡が達成されるように、全く
小さな液体流計が適切に測定可能である。加うるに、体
積源と圧力差との間に選択的な相互関数関係を実現する
ことが可能である。脈動流の条件の下でも流量計は、集
まシカに関して検出された変位が相当な力で制御される
ように、どのような変化にも良く追従出来、それによっ
て本流辰計はガス泡を有する不連続流動の面測定の為に
良く適合し、体積率１００％以−ヒの気泡混入流にさえ
適合する。これら特性のために、流量計はなかんずく自
動車の時々刻々の燃料消費を測定するために好都合に用
いられる。

本発明を添付図によって、そして例として役立つ好適実
施ツ１によって詳細に記述する。

〈実施例〉 第１図の概略配置図から明らかなように、本発明に係る
流ｌ計のパイプライン１は測定オリフィス中につかまれ
た弾力のあるダイアフラム３を含み；絞シ要素５がダイ
アフラム３の孔４中に適合されている。峻り要素５は保
持体６に固定されてイルカ、弾性ダイアフラム３はスゲ
ＩＪ　７グ７によって支承され、その移動はダイアフラ
ム３の片側又は両側に配置されたセンサー８によって読
み敗られる。

第１図に於て、体積流φ７の方向は矢印で指示されてい
る。弾性ダイアフラムに到達した後、流体は伝統的な測
定オリフィスと同様にふるまう。

流線は弾性ダイアフラム３の孔４に集中されそして孔の
後方で渦巻きが形成される。結果として、弾性ダイアフ
ラムの前で高圧Ｐ１が、その後で低圧Ｐ２が広がってい
る。異なった圧力Ｐ、　＝Ｐ。

＝Δ、の影響下で、弾性ダイアフラム及び結果としての
孔４が下流に移される。下流に於て絞り要素５がその断
面で狭められているから、この喝合に、若し孔４がＸだ
け下流に移されれば、孔４の開放断面Ａは増大される。

この事が相違する圧力に作用することも又言うに及ばぬ
。変位Ｘに従って開放断面Ａの線形作用を確実にする相
関関係が測定オリフィスの解析によって闇単に算定出来
る。

測定オリフィスに関して下記基礎相関関係に従がってい
ることは良く知られている。

ε：潤整係数 ρ：液体密度 Ａ：孔の開放断面 圧力差Δ、と体積流動φ９間には、二次の相関関係があ
シ、それ故に、それは都合良い計算方法には従かわない
。この理由の為に、圧力差Δ１と体梼流動φ７間で一次
相関関係が得られるように開放断面Ａを変えることが好
都合になると思われる。この場合、相関関係は次式にな
る。

Ａ＝０１ｆｉ蒙 今、若しこの値Ａが前の方程式に置換されれば、圧力差
と体積流動間に一次相関関係が得られる。

この事は次の等式を用いて達成することが出来る。

Ａ＝ｆｔ（ΔＦ）　及び Ｘ　＝　ｆｔ　（ΔＰ） 我々の事例（円形孔と円錐絞り要素を有している）でそ
の事は Ａ＝Ｃ２も− ケ意味し、即ち第１図に関する事例で、絞り要素５の被
覆物が直線円錐に比べてわずかに凹んだ表面で実現され
る。実際問題としてこのことは凹状円、離面面体の表面
を意味する。

この方法で孔４の変位Ｘと媒体流動φ７との間に一次相
関関係が得られ； Ｘ　＝　Ｃ、、φ７ ここに０３はスプリング７の特性の外に弾性ダイヤフラ
ム３の特性も含んだ常数である。

第２図に、絞シ要素５が流れ方向に垂直に配置されたデ
ィスクである実施例が示されている。この事例で弾性ダ
イアフラム３の孔４が下流に狭まって行く断面を有する
パイプ系として形成されている。基本的には、作用は第
１図の実施例のそれと一致している。

第３図による実施例の絞り要素５は弾性ダイアフラム３
の孔に配置されていないが、その近くにｉ９イブライン
１の閉止板として配置されている。

流動液体が半径方向の孔１０を通って流量計のケーシン
グ９に到達しそして絞シ要素５と弾性ダイアフラム３間
の環状空隙を通って流れる。該空隙の寸法は弾性ダイア
フラムの変位の結果として流れの従属状態で変更してい
る。

この実施例で弾性ダイアフラムの変位は完全には一次的
でないが、しかし−天性に近似である。

本発明に係る流量計は又スロットの孔を有するダイアフ
ラムを持つことが可能であり、その場合は１つ以上のス
ロットが適用可能である。第４図と第５図はそのような
スロットを有するダイアフラムを示している。第４図で
、多数のスロット４が中央の渦線に沿ってダイアフラム
３上に配置されている。第５図のダイアクラム３はＵ型
スロットとして１つの孔４が作られている。

ダイアフラムが媒体の流れのために変形するから、スロ
ットの断面も又流れの関数として変化する。

このようにして、流れている媒体の歌とダイアフラムの
変位間の関係がスロットの配置によって限定される。

スロットを備えたダイアフラムの特性が他の孔を有する
ダイアフラムの特性より穏やかだから、スロットを有す
るダイアフラムを持つ流量計は何よりも小径のノぐイブ
ラインに適用される。この方法では大きな表面のダイア
プラム又は非常に薄いダイアフラムの適用を避けること
が可能である。

第６図は本発明に係る流量計の実用例の断面を示してお
り、即ち自動車の燃料消費を測定している計数装置を示
している。

消費メータが入口スタッド１１を経てノソイゾライン１
に接続されている。弾性ダイアフラム３と絞シ要素５が
バルブ９ａと９ｂから成るケーシング９中に配置されて
いる。

絞り要素５は保持体６によって片側９ｂに出口スタッド
１２中で固定されている。調整ネ・ゾ１３が保持体６中
にねじ込まれ、絞り要素５が＠１４を介して調整ネジに
連結されている。流量計は調整ネジ１３によって調整可
能である。

全装置がケース１５中に配置され、ケース１５は又測定
電気装置１６を含んでいる。測定信号は測定電空装置１
６からケーブル１７によって伝えられる。

ダイアフラム３の電気的位置検出の為に、誘導系が用い
られ、この点で検出される物体が誘導体の捷わシで交番
磁界上に位置によりそしてそれに加えて変化させて影響
を及はし、そしてこれが誘導体中の電流又は成用に反作
用する。適切な一次関係を得るために２つの向かい合っ
て相互に連結されたコイルがセンサー８として用いられ
る。従ってセンサー８−ダイアフラム３−間で検出され
る物体は磁力特性を持たねばならない。高周波磁界の場
合には、若し検出される物体が電気伝導性であれば、誘
導渦電流が高磁気導磁率の不足である程度入れ代わる。

第６図に見られる実施例にあっては、平コイルがダイア
フラム３を囲んだ物として用いられている。金属ダイア
フラムはそれ以上の構成要素を必要としないが、しかし
ラバーダイアプラムと共に金属（例えばアルミニウム）
検出ディスクを用いることもある。

測定電気装置の可能な変形のブロック線図が第７図に示
されている。電圧発を器１８はセンサー８の為に安定化
された振幅を有する正弦波状電圧（５Ｌｎｏｌｄａｌ　
ｖｏｌｔａｇｅ　）を発生する。センサー８の分配点１
９の電圧（ダイアフラム３の変位に交互に比例する）が
整流器２ｏによって直流電圧”’ｋｉ　Ｋ変換され、そ
して該直流′電圧はぼに出力信号として論じられた、流
量計は更に信号変換例えば増幅、Ｐ波、電圧の目盛に合
わせる切捨て等を必要とする。随意に、流量計はその消
費を時間当り又は１００に当りとして口径測定器上で読
取れる補助機器の電気的評価装置に連結出来る。

ガス又は蒸気泡の体積流を妨げる作用の除去された本発
明の原理による流量計は、ガス体積が２０％から３０チ
の場合には、まだ測定を理論とおシに論することが出来
、その事は出方の平均値が基本的に液体体積に比例する
ことを意味する。

脈動している東件の下でさえ流量計は変化に良く追従し
そして少ない媒体流風を測定するために適しておシ、弾
性ダイアプラムの平衡状態の時に比較的大きな力の平衡
によって保証される。その結果、履歴現象が無視出来そ
して復元力の大きなセットが達成出来る。

流量計の幾つかのタイプが実施例において当技術分野で
役立ように開示されているとはいえ、本発明に係る説明
の基本原理が流量計の他の型式に適用可能なことは全く
自明である。これら流量計は在来型の改良点を全て示し
ており；これらの作用は信頼出来、小さくそして早い変
化が追及され、それゆえにこれらは脈動流を測定するた
めに最適である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る流量計の概略配置図。 第２図は、本発明に係る流量計の他の実施例の概略配置
図。 第３図は、更に変形例を示す。 第４図は、スロットを備えたダイアフラムの正面図。 第５図は、口型スロットを備えた他のダイアフラムの正
面図。 第６図は、燃料消費を測定している流量計の断面図。 第７図は、第４図に係る実施例の測定読取シミ子回路配
置を示す。 １・・りやイブライン、２・・・ｄ（１１定オリフイス
、３・・・ダイアフラム、４・・・ダイアフラムの孔、
５・・・絞シ要素、６・・・保持体、７・・・スプリン
グ、８・・・センサー、１６・・・測定電気装置。　− 以下余白 第１図 第６図 第２図 第３図 第４図 第５図 第７図 第１頁の続き ｏ発　明　者　ジョルト　イリエファ　ハンガリー匡ル
ビイ　ビデス ０発　間者　アルパド　メレス　ハンガリー四〇発明者
　力ロリイ　パップ　ハンガリー匡ア７１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、流動媒体の通路中に流れ方向に対して垂直に配置さ
   れた測定オリフィスを含み、測定オリフィスが変位する
   孔（４）を有する弾性ダイアフラム（３）で作られ、そ
   して流量計が該弾性ダイアフラム（３）の変位を検出す
   るセンサー（８）を含んでいることを特徴とする流量計
   。 ２、センサーが測定電気装置（１６）に接続されている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の流量計
   。 ３、測定オリフィスが絞シ要素（５）を備えていると１
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項に記載
   の流量計。 ４、静止絞シ要素（５）が弾性ダイアフラム（３）の孔
   （４）中に配置されていることを特徴とする特許請求の
   範囲第３項に記載の流量計。 ５、絞シ要素（５）が下流方向に狭くなった断面を有し
   、弾性ダイアフラム（３）の孔の変位（Ｘ）と媒体流動
   （φＶ）との間に Ｘ＝Ｃφ７ なる−次相関関係があシ、ここにＣは弾性ダイアフラム
   の変位と絞シ要素の形状の特性に依存する常数であるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第４項に記載の流量計。 ６、絞シ要素（５）が流れ方向に対して垂直に悄いた板
   で形成されていることを特徴とする特許請求の範囲第４
   項記載の流量計。 ７、弾性ダイアフラム（３）の孔（４）が下流に狭くな
   っていく断面を有する管として形成され、弾性ダイアプ
   ラム（３）の孔（４）の変位（Ｘ）と媒体流（φＶ）間
   に、−次相関関係 Ｘ＝Ｃφ７ があることを特徴とする特許請求の範囲第６項に記載の
   流量計。 ８、ダイアフラム（３）の孔（４）が１つ又はそれ以上
   のスロットから成っていることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項から第７項までのいずれか１項に記載の流量
   計。 ９、弾性ダイアフラム（３）がスプリング（７）によっ
   て支承されていることを特徴とする特許請求のボ１Σ囲
   ８ｉ！１項に記載の流量計。 １０、絞シ要素（５）を流れ方向で位置決めするための
   調整要素（１１）を有することを特徴とする特許請求の
   範囲第１項又は第２項に記載の流量計。 １１、得られた測定結果を評価するための評価電気装置
   を備えたことを特徴とする特許請求の範囲第５項に記載
   の流量計。