JPS60140121A - 微少流量計測装置 - 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】 本発明は、微少流量計測装置に関する。

最近、汀及し始めている家庭用暖房器における燃料ポン
プの単位時間あたりの燃料油の吐出りＹは、２０ｃｃ／
ｍｉｎ以下の非常に少ないものであり、且つその吐出流
量は、その設定が一定である限り、時間的に変化しては
ならない。

また、このような暖房器の使用は寒冷の時期において使
用されるため、その始動時におけるその燃料ポンプとそ
の制御装置の温度も低くなっており、その始動後におい
てはその作動によってその周囲温度が上昇してくる。

このような周囲温度の上昇により、燃料ポンプからの燃
料油の吐出流量は時間経過とともに変動し易くなる。

そのため、このような吐出流量の変動を自動的に検査で
きる装置が必要となってきた。

しかし、上述のようにその燃料ポンプの吐出流量が非常
に少ないため、従来存在する流量計によってその検査を
するようなことができない本発明の目的は、上記のよう
な要求に対して、そのような燃料油ポンプ等からの微小
吐出流部の経時変化を計測できる微少流量計測装置を提
供することにある。

以下、実施例に基づいて本発明を説明する。

第１図は、本発明における一実施例としての微少流量計
測装置をシステム図によって示したものであり、第２図
は、第１図における計算器４のブロック線図を示したも
のである。

第１図において、ガラス材等によって構成し且つ横断面
形状が円形の筒状をなした透明管ｌはその軸方向を垂直
に向けて固設しており、透１！ＩＩ管１の上方からは０
〜２０　ｃ　ｃ／ｍ　ｉ　ｎ程度の一定流量の透明液体
が透明管ｌにおけるシリングｌａ内に流入している。

透明管ｌにはオン拳オフ弁となるソレノイド弁１ｂを固
設し、ソレノイド弁ｉｂは配線４ａの信号によって透明
管ｌにおける上部１ｆと下部１ｇとの間を連通させ、あ
るいはその連通な閉じる構成としている。

透明管ｌにおける上下２箇所には、検出器２および３を
固設し、検出器２および３はそれぞれ透明管１の両側に
発光素子２ａあるいは３ａと受光素子２ｂあるいは３ｂ
を対向して配設さ発光素子２ａあるいは３ａのそれぞれ
は、計算器４からの配線２Ｃあるいは３Ｃを介して供給
される電力によって光を発する構成をなし１、受光素子
２ｂあるいは３ｂは発光素子２ａあるいは３ａから発す
る光を受光することによって、受光素子を流れる電流の
等価抵抗を減少させ、そのことによって受光素子を流れ
る電流が増大し、その増大した電流は配線２ｃあるいは
３Ｃを介して計算器４に入力される構成となっている。

なを、配線２ｃおよび３ｃのそれぞれは複数の電線から
構成し、発光素子２ａあるいは３ａのそれぞれと受光素
子２ｂあるいは３ｂのそれぞれには、それぞれ配線２ｃ
、ｌ−３よび３ｃにおける専用の電線が接続しているも
のである。

計算器４の構成は、第２図におけるブロック線図によっ
て示すように、検出器２および３からの配線２ｃおよび
３ｃが、それぞれ比較器４Ｂと比較器４Ａに入力し、ま
た比較器４Ｂおよび４Ａのそれぞれには某推雷圧拳＃−
器４Ｄからの出力が配線４Ｃおよび４ｂを介して入力し
ている。

比較器４Ａおよび４Ｂにおけるそれぞれからの配線４ｄ
および４ｅは、それぞれ中央演算回路４Ｅに入力し、中
央演算回路４Ｅからの出力は、一方においてＤ−Ａ変換
器５に入力し、他力において配線４ａに出力している。

また、Ｄ−Ａ変換器５から出力している配線５ａは記録
器６に入力している。

以上の第１図および第２図における構成において、以下
その作用を説明する。

第１図における作動のｌサイクルにおける最初には、ソ
レノイド弁１ｂが開の状態となってシリンダｌａにおけ
る上部ｉｆと下部１ｇが連通している。

このような状態において、計算器４におけるｔ源をスイ
ッチ・オンとすると、計算器４は下記のような演算によ
る作動をする。

■）計算器４がスイッチ・オンとなったことによって、
発光素子２ａおよび３ａと受光素子２ｂおよび３ｂに電
流が流れ、発光素子２ａおよび３ａからは受光素子２ｂ
および３ｂに向かってそれぞれ光を発する状態となる。

しかし、未だソレノイド弁１ｂが上述のように開となっ
ている状態においては、シリンダｌａ内は空気のみとな
っている力Ｉら、透明管１における外側も内側も共に同
じ空気の雰囲気となって、透明管ｌにおける外側と内側
をそれぞれ通過する光の屈折率は、該外側と内側ともに
同じとなっている。

したがって、この状態において発光素子２ａから発する
光は放射状に広がり、受光素子２ｂにおける眩光の受光
量は非常に少ないものとなり、受光素子２ｂにおいては
その等価抵抗が大きいものとなって、受光素子からの電
気的出力は非常に小さい値となっている。

２）この状態から計算器４は配線４ａに信号を発して、
ソレノイド弁１ｂを閉とする。

その結果、ソレノイド弁ｉｂは上部１ｆと下部１ｇとの
連通を閉じ、上部から流入している透明の液体が上部１
ｆに溜り始める。

このように透明の液体がシリンダｌａにおけるＬ部ｉｆ
に溜り始めると、その液面がシリングｌａ内を上昇し始
め、やがてその液面は液面ｌｃのレベルまで達する。

液体が液面ＩＣに達すると、発光素子２ａと受光素子２
ｂを結ぶ面上（検出器２における検出面）におけるシリ
ンダｌａ内は、光の屈折率が空気のそれに対し大きな値
となった該透明の液体で満たされることになる。

このような状態において透明管ｌの横断面形状は、発光
素子２ａおよび受光素子２ｂのそれぞれの方向に向かっ
て凸の形状をなしているから、その液体を満たした検出
器２の検出面における透明管ｌは、凸レンズと同様の構
成となるしたがって、発光素子２ａから放射状に出た光
は、透明管ｌ内の上記凸レンズ作用によって、受光素子
２ｂに向かって集光されることになる。

このように、発光素子２ａからの光が受光素子２ｂに集
光して受光素子２ｂにおける受光量が増大すると、受光
素子の等価抵抗が減少して受光素子２ｂからの電気的な
出力が増大し、その増大した電気的な出力は配線２Ｃを
介して比較器４Ｂに入力する。

この場合において、配線２Ｃに入力した電気的出力は配
線４Ｃに入力している一定の基準電圧よりも高い電圧と
なる関係に設定され、そのように設定されると比較器４
Ｂは、その性質から配＠　４　ｅに電圧を出力する。

３）配線４ｅに電圧が出力されると、中央演算回路４Ｅ
はその時からの経過時間を積算し始める。

この場合、その時間積算の最中においてもシリンダｌａ
内にはその上方から液体が流入しているため、シリンダ
ｌａ内における液面は連続して上昇し続けている。

このように液面が上昇してゆき、やがてその液面が第１
図における液面１ｄのレベルまで達すると、検出器３に
おいては上述の検出器２の作用において説明した現象と
同一の現象が生して、受光素子３ｂから高い値の電気的
出力が配線３Ｃを介して比較器４Ａに入力する。

この場合においても、配線３Ｃに入力した電気的出力は
、配線４ｂに入力している一定の基準電圧よりも高い電
圧となる関係に設定されており、その結果、比較器４Ｂ
はその性質から配線４ｄに電圧を出力する。

４）配線４ｄに電圧が出力されると、中央演算回路４Ｅ
は」：記の時間積算を停止する。

５）中央演算回路４ＥはそのＩｈ算された経過時間値の
逆数と液面１ｃから液面１ｄまでの容積との積、すなわ
ちシリンダｌａに流入してきた単位時間あたりの流量を
算出する。

６）中央演算回路４Ｅは、その単位時間あたりの流量の
伯をディジタル値としてＤ−Ａ変換器５に出力する。

７）Ｄ・Ａ変換器５は、このディジタル値をアナログ値
に変換し、その変換した値を記録器６に出力し、記録器
６はその記録紙にそのアナログ値を経時的に自動記録す
る。

８）また、この単位時間あたりの流量を算出後、中央演
算回路４Ｅは配線４ａにソレノイド弁１ｂを開とさせる
信号を送る。

このことによってソレノイド弁ｉｂは上部１ｆと下部１
ｇを連通させ、液体の液面が液面ｌＣ以下のレベルに低
下するまで上部Ｉｆにおける液体を下部１ｇ側へ落下さ
せる。

以上の作動によって微少流量計測装置作動の１サイクル
を終了し、シリンダｌａ内は最初の状態にもどり、この
状態から微少流量計測装置は再び同一のサイクルを繰り
返すことになる。

以上の実施例において、検出器２および３は発光素子と
受光素子からなる構成となっているが、検出器２および
３は液面１ｃおよび１ｄの移動を検出できるものであれ
ば他の方式の検出器であってもよいことは容易に理解で
きるであろう。

したがって、そのような発光素子と受光素子からなる構
成以外の他の検出器が使用される場合は、流入する液体
が必ずしも透明でなくともよい場合がある。

以上のように、上記実施例における本発明の要旨はＦ記
のようになっている。

筒（透明管ｌ）の中には上方から液体が流入することに
よって、筒ｌは筒ｌ内において前記液体の液面が上昇で
きる構成をなし、 筒ｌの下部にはオン参オフ弁（ソレノイド弁ｉｂ）を固
設し、 筒１におけるオン・オフ弁１ｂのＬ側には第１の検出器
２を同段し、 第１の検出器２は、前記液体の液面が第１の検出器２の
位置を上昇通過したとき、その通過を検出した第１の検
出信号を計算器４に送信する構成をなし、 筒ｌにおける第１の検出器２の上部には第２の検出器３
を固設し、 第２の検出器３は、前記液体の液面が第２の検出器３の
位置を上昇通過したとき、その通過を検出した第２の検
出信号を計算器４に送信する構成をなし、 計算器４は、 ａ：オン・オフ弁１ｂを開の状態から閉の状態に切り換
え、オン櫓オフ弁１ｂより上側における筒１内の前記液
体が筒ｌ外に流出しない状態に設定して、前記液体の液
面が筒ｌ内を上昇してゆく状態にする。

ｂ：前記液面の上昇によって、第１の検出信号が計算器
４に人力すると、該入力のときから経過時間を積算して
ゆき、 Ｃ：前記液面が更に上昇して、第２の検出信号が計算器
４に入力したとき、前記経過時間のａ算を終了し、 ｄ：前記積算した経過時間の逆数と、第１の検出器２の
位置から第２の検出器３の位置までにおける筒ｌの内容
積との積を算出し、ｅ：前記算出した積の伯を記録し、 ｆ：且つ前記積の算出後、オン畳オフ弁１ｂを開いて、
前記液面が第１の検出器２のレベルより低い位置に低下
するまで、筒ｌに溜っていた前記液体を筒ｌ外に流出さ
せる、 」１記ａ−ｆからなるｌサイクルの演算を繰り返す、 以上の構成からなっている。

また上記本発明の要旨において、 経過時間の逆数と、第１の検出器２の位置から第２の検
出器３の位置までにおける筒ｌの内容積との積を算出し
たその値を記録する構成は、その値をディジタル値から
アナログ値に変換し、そのアナログ値を記録器６におけ
る記録紙へ経時的に自動記録する構成とすることができ
る。

以上の本発明の要旨による作用は下記のとおりである。

筒ｊ内へは、その上方から液体が流入している状態にお
いて、 ａ：オン・オフ弁１ｂを開の状態から閉の状態に切り換
え、オン自オフ弁１ｂより上側における筒ｌ内の液体が
筒ｌ外に流出しない状態に設定して、前記液体の液面が
筒ｌ内を上昇してゆく状態にする。

ｂ＝前記液面の上昇によって、該液面が第１の検出器２
の位置を上昇通過したとき、その通過を検出した第１の
検出器２は第１の検出信号を計算器４に送信する。

このように第１の検出信号が計算器４に入力すると、計
算器４は該入力のときから経過する時間を積算してゆき
、 Ｃ：前記液面が更に上昇して、前記液体の液面が第２の
検出器３の位置を上昇通過したとき、その通過を検出し
た第２の検出器３が第２の検出信号を計算器４に送信す
る。

このように第２の検出信号が計算器４に人力したとき、
計算器４は前記経過時間の積算を終了し、 ｄ：前記積算した経過時間の逆数と、第１の検出器２の
位置から第２の検出器３の位置までにおける筒ｌの内容
積との積を算出し、ｅ：前記算出した積の伯を記録し、 ｆ：且つ前記積の算出後、オン・オフ弁ｉｂを開いて、
前記液面が第１の検出器２のレベルより低い位置に低下
するまで、筒ｌに溜っていた前記液体を筒１外に流出さ
せる、 上記ａ　−ｆからなるｌサイクルの作動を繰り返す。

また、上記算出した積の値を記録する方法として、この
値をアナログ値に変換し、その変換した値を記録器６の
記録紙へ経時的に自動記録すれば、筒１に流入してくる
単位時間あたりの流入流量の変化が記録されることにな
る。

以１−の説明から明らかなように、本発明における微少
流量計測装置は下記のような効果を有しているものであ
る。

１）ｆｎｌの中に流入してくる液体の液面を２点間で計
測し、その２点間の計測に要した時間と該２点間の液体
容積の値を使用して、筒ｌに流入してくる単位時間あた
りの流入流量を自動的に算出し、その算出にはオン−オ
フ弁１ｂの開閉と連動させることによって、その流入流
量を経時的に計測することが可能となった。

２）しかも、その４測は筒内に流入してくる液体の液面
上昇を計測する方法を採用しているため、その筒の内径
を小さくしてゆけばいかなる微小の流入流量に対しても
、その液面上昇速度を適切に選定することができるもの
となっている。

したがって、本発明における微少流量計測装置はいかな
る微小の流入流量の液体であってもその流入流量に対す
る経時変化を自動的に計測できるものとなる。

３）また、このような本発明の微少流量計測装置は、従
来不可能であった家庭用暖房器における燃料ポンプの微
小燃料吐出流量を自動的に且つ経時的に測定することが
可能となり、このことは該燃料ポンプの改良に貢献でき
るものとなるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明における一実施例としての微少流量計
測装置をシステム図によって示したものであり、 第２図は、第１図における計算器４のブロック線図を示
したものである。 実施例に使用した符合は下記のとおりであるｌ：透明管 ｌａニジリンダ、ｌｂ＝ソレノイド弁 、　ｌｃおよびｌｄ：液面、　ｌｆ：上部・　１ｇ＝下
部。 ２および３：検出器 ２ａおよび３ａ：発光素子、　？ｂおよび３ｂ：受光素
子、　２Ｃおよび３Ｃ：配線。 ４：５１算器 ４Ａおよび４Ｂ：比較器、　４Ｄ二八へ電圧発生器、　
４Ｅ：中央演算回路、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄおよび４
ｅ：配線。 ５：Ｄ・Ａ変換器 ５ａ：配線。 ６：記録器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、筒の中にはＬ方から液体が流入することによって、
   前記筒は前記筒内において前記液体の液面が上昇できる
   構成をなし、 前記筒の下部にはオン・オフ弁を固設し、前記筒におけ
   る前記オン・オフ弁の上側には第１の検出器を固設し、 前記第１の検出器は、前記液体の液面が前記第１の検出
   器の位置を上昇通過したとき、その通過を検出した第１
   の検出信号を計算器に送信する構成をなし、 前記筒における前記第１の検出器の上部には第２の検出
   器を固設し、 前記ｗＳ２の検出器は、前記液体の液面が前記第２の検
   出器の位置を上昇通過したとき、その通過を検出した第
   ２の検出信号を前記計笠果に逆横ナム旙書かか１゜ 前記計算器は、 ａ：前記オン・オフ弁を開の状態から閉の状態に切り換
   え、前記オン・オフ弁より上側における前記筒内の前記
   液体が部外に流出しない状態に設定して、前記液体の液
   面が前記筒内を上昇してゆく状態とし、 ｂ：前記液面の上昇によって、第１の検出信号が前記＃
   １算器に入力すると、該入力のときから経過する時間を
   積算してゆき、 Ｃ；前記液面が更に上昇して、前記第２の検出信号が前
   記計算器に入力したとき、前記経過時間の積算を終了し
   、 ｄ：前記積算した経過時間の逆数と、前記第１の検出器
   の位置から前記第２の検出器の位置までにおける拘記筒
   の内容積との積を算出し、 ｅ：前記算出した積の値を記録し、 ｆ：且つ前記積り算出後、前記オン骨オフ弁を開いて、
   前記液面が前記第１の検出器のレベルより低い位置に低
   下するまで、前記筒に溜っていた前記液体を前記部外に
   流出させる、 上記ａ−ｆからなる１サイクルの演算を繰り返す、 以上の構成からなっていることを特徴とする微少流量計
   測装置。 ２、経過時間の逆数と、第１の検出器の位置から第２の
   検出器の位置までにおける筒の内容績との積を算出した
   その伯を記録する構成は、その値をディジタル値からア
   ナログ値に変換し、そのアナログ値を記録器における記
   録紙に自動記録する構成となっているものである特許請
   求の範囲第１項記載の微少流量計測装置。