JPS6056219A - 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】 本発明は、圧力差測定・試験装置、流量計及び導管絞り
弁の分野に関する。

先行技術において、圧力計又は他の装置が流量絞り弁の
両側に接続される様々な流量計が開発されている。

質層ｖＩＣ量計は、絞ジブｆの両側の圧力差全直接測定
するのではなく、流体のごく一部の央際の流れを測定す
ることにより、流体の流量を測定する。このような用途
では、流体の流れを２つ以上の流路に分割し、個々の流
路と流路の間の比全正確に維持しなければならない。質
量流量検出は、気体のＭ量流量を測定する手段である。

同じ条件の下では、体積の等しい理想気体は同数の分子
を含むので、質量流れの制御は分子の流れを制御するこ
とと同じである。これに対し、体積流れの測定と制御は
、分子流れを測定するために、局部的な温度条件及び圧
力条件について修正しなければならない。

通常の買置流量計においては、流れのごくわずかな部分
が測定部又はセンサどＩＳに分岐される。

分岐される比率は４００００分の１程度と低くても良く
、測定部は、通常は、直径に比べてはるかに長い非常に
細い・ｄ状導管であるので、導管全体に層流が形成され
る。流体が層流でりる間、流量は圧力降下に“直接比例
し、粘度に反比例する。これに対し、乱流である間は、
匝ｌ辻は圧力降下の平方根に比例し、粘度とは殆ど無関
泳である。従って、質量流量計全設計する場合、各流路
において層ｌ＆全確保する条件を提供することが重要で
ある。

パイ・４ス組立体又は−次流路は気体の流れを正確に分
割し、気体のサングルをセンサを介して導き、残）の気
体が流量計の内部で層流を形成することができるように
する。一般に、パイ・ぐス組立体は複数のごく近接した
流体流路を有し、各流路は、流体の層流を確保するため
に十分に小さな有効直径を有する。たとえば、ふるい材
料によシ境界全限定される複数本の細長い連続する流路
を限定することにょシ所望の圧力降下？得るために、複
数枚の網目ふるい板が積重ねられる。あるいは、ふるい
材料をマンドレルの周囲に螺旋状に巻付け２巻付けた状
態のまま同着して、螺旋状の層の間に流路を形成する。

また、流れ絞り弁として１枚又は複数枚の円板を並設し
て使用することにより層流を確保することができる。そ
れぞれの円板は、その周囲から円板の両側の開口まで形
成憾れる流路を有する。流路は円板の周囲へ導かれ、導
管により開口へ搬送されるので、流体の層流を確保する
のに十分な大きざの長さ対直径比を有する細長い流路が
形成される。

質量流量計は、圧力修正又は温度修正を行なう必要はな
く、５標準立方センナメートル／分（ｓｃｃｇ　）未満
から約５００標準リツトル／分（Ｓ１ｍ’）までの流量
の気体を正確且つ確実に測定し、制御する。流れ測定部
又はセンサは、気体の流れを測定するために２つの加熱
抵抗温度計が外側に巻付けられた・Ｒ又は導彦から構成
すれば良い。たとえば、特定の質量流量計においては、
ブリツノ回路が温度差全検出し、校正範囲内の気体の流
量に比例するＯから約５　ｖｄｃの直線出力１ｇ号を発
生する。質量流れ制御装置において、信号は電位差計又
は電源からの指令電圧と比較される。この比較により、
弁の開放度全変化させる誤シ信号が発生され、設定点に
達成するまで流量は変化する。帰還回路は、最適の安定
性及び応答を動的に補償する。質計流征計の最良の校正
状態を維持するために、センサ導管の流量を層流の範囲
内に維持して、直線出力信号を全目盛流量、たとえば前
述のセンサに関しては０から５　ｖｄｃにわたって維持
しなければならない。

上述のベイノクス組立体は、質量流量計の一次流路内に
層流を形成し、そのような流量計にょシある範囲内で質
量流量を正確且つ確実に測定し、制御することができる
。しかしながら、セン丈組立体の出力はセンサ全光れる
流体の流量に従って、すなわちバイパス流量絞り弁の両
端の圧力降下に従って変化するので、最適のセンナ流れ
を維持する圧力降下に関連する流体の体積を増減するた
めにバイパス組立体内の流量絞シ弁の位置ヲずらすだけ
のことにより、流れ比、すなわち測定部に対するパイ・
ぞス部を流れる流体の量を変化させることができる。所
定のセンサ流れ範囲に応答するように流量計を校正する
と、圧力が変化したとき、センサ流れは校正限界を越え
る。すなわちセンサ管の層流範囲を越えるので、流体の
入力圧力を変えることにょシ流量計内の線流れを変化さ
せることは実質的に不可能である。

従って、従来は、圧力降下はほぼ同じように保持しつつ
異なる一次流量全得るために、流路の大きざが様々に異
なる交換可能な層流形成要素を置換えることにより流れ
比を変化させていた。しかしながら５そのような交換凸
Ｉｌｌ仁な要素の場合、パイ・ぞス流量絞９弁を分解し
なければならないので、パイ・ぐスｊ）ｉＥ　’Ｍ、絞
り弁を分解したり、所定の導管を置換えたシする必要な
くθＩＬれ比を連続的に調節することができる調節可能
な層流パイ・ぐス組立体を提供することが強く要求され
ていた。

本発明は、センサ管を通じて一定で最適の流れを確保す
るためにバイパス組立体の両側における一定の圧力降下
を維持しながら、広範囲にわたる流量を提供するように
連続的に調節”Ｔ　ｆ１代であるバイパス組立体を提供
する。これは、周面が円錐台形の孔の表面とほぼ平行で
ありＩ：Ｌつ円錐台形の孔との間に、層流を提供するよ
うな太さ対幅比を有する環状部分を含む環状々）庁全限
定することができる円錐台形の光量絞シ弁を設けること
により達成される。円錐台形部分は、様々な太さの環状
部分を提供するために、円錐台形の孔の内部で軸方向に
選択的に移動することができる。いくつかの関連実施例
を示すが、それぞれの実施例は上述の利点全提供する。

本発明の調節可能な層流バイパス組立体は、直線流量計
を構成するために、測定部として動作する細長い層流導
管と組合わせることもできる。

このような流量針は、流入口及び流出口を有するハウジ
ングを含み、ハウジングはこの流入口と流出口との間に
流体路を限定する。調節可能な流れ要素は、層流を維持
するのに適切である寸法を有する環状導管全限定するよ
うに、測定部の導管と並列にこの流路に配設される。測
定部の導管を流れる流体の流量全測定する手段が設けら
れる。この手段は先行技術において知られており、本発
明の一部を構成するものではない。

必要に応じて、本発明の実施例の詳細が開示されている
。しかしながら、それらの実施例は単に本発明の例を示
しているにすぎず、本発明は図示される特定の持施例と
は異なる形態をとることもできる。たとえば、質量流量
計に関してパイノクス組立体を説明するが、本発明の流
量計を希望に応じて体積流量計として使用することもで
きる。構造及び機能の詳細は必ずしも限定的なものとし
て解釈する必９はなく、特許請求の範囲の基礎として解
釈すべきである。

以下、添付の図面全参照して本発明の詳細な説明する。

第１図に関して説明する。流路Ａ／ＪびＢは、流入口ｐ
、から流量計を介して流出口Ｐ２に至る流れを形成する
。ＰＡＴＩ（Ａとして示される線は流量計の測定部を介
する流体の流れ金戎わし、ＦＡＴ［（Ｂとして示される
線は流量計のバイパス部へ向う流体の流れを示す。各流
体路について圧力降下は同じであるのが最適である。

ここに図示される特定の実施例において、ＰＡＴＨＡは
センサ流れを示し、層流を確保するために十分な長さの
管から構成される。ＰＡＴＥ（Ｂは円錐台形の調節可能
なパイ・々層流れ組立体を含み、この組立体は後述する
ように層流を確保するために比例調整される。

次に第２図及び第３図に関して説明する。流量計１０は
、本発明に従って調節可能な層流パイＡ？ス全含むよう
に図示されている。流量計１０は、以下にσらに詳細に
説明するように流路１４を限定するために穴ぐｐ及び端
ぐりされた］・つ・ジンク１２を含む。流路１４は、そ
れぞれ測定される流体の流れのための流入口ボート１６
及び流出口ポート１８を両端に有する。流路１４の上流
側２０は、流路１４’ｚ流体源（図示せず）と連結でき
るようにするために雄ねじ継手２４を受入れる雌ねじ部
２２を含む。上流側２０は。

雄ねじ継手２４によシ圧縮保持されて微粒子汚染物質の
流入を妨げる倣細な網目スクリーン２８を受入れる肩部
２６を含む。第４図に示されるように、流出口ポート１
８は、流路１４の下流側との結合を可能にする継手３２
の雄ねじ部（図示せず）とかみ合い、それを受入れる雌
ねじ部３０を含む。

第２図、第３図及び第４図のそれぞれにおいて、流出口
ポート１８の上流側に、ｖｔｅ量計の動作中に通常は開
放位置にある流れ１ｉｉｌ制御弁組立体（図示せず）を
受入れるための流路１４の中間部分３４が示されている
。流れ制御計及びその機能は先行技術において知られて
おり、それ自体本発明の一部を７１戊すものではない。

中間部分３４に採用することのできる特に有イ１」な流
れｊｔｉ制御弁は、米国特許第３，６５０，５０５号に
示されている。

孔３６及び３８の形態をとるハウソングノ２の上流側タ
ップと下流側タップは、測置Ｕ又はセンサ菅４４のそれ
ぞれの装着端部４ｏ及び４２を配設するために設けられ
る。装着端部４ｏ及び４２は、センサ・ｔｔ４４の端部
が間隙なく同層される管状の部材であり、そのため、装
着ｙＨ４都４０に流入する流体は全て、センサｆｊ４４
ｆ通して導かれ、装着端部４２がら流出する。画定部管
は非常に細長いもので、この実施例において、センサ管
４４の内径は０．０１０インチ（０，２５廂）、その長
さは２．５０インチ（６，３５ｍ）である。熱素子４６
及び４８は、センサ管４４を流れる流体の質量流量を検
出する。この検出方法は先行技術において知られており
、ここでさらに説明する必要哄ない。有利な流体流れ測
定システムは米国特許第３，９３８，３８４号に記載さ
れている。流量計の電子回路は先行技術において知られ
ておシ、それ自体は本発明の一部を構成しない第２のハ
ウジング５ｏの内部に収納される。

第２図を参照して、調節可能な層流パイ・ぞス組立体の
第１の実施例を説明する。ハウジング１２の肩部５２は
、流路１４の内部へ、その軸方向中心線５４を越えて延
出し、流路１４の中間部分３４と一次流れ部分５８とを
連通ずる流路５６を形成している。この−次流れ部分５
８の境界は、ハウジング１２に形成される円錐台形の周
面又は孔６０によ勺限定される。孔６θのチー・ぐ角度
は本発明には重要ではなく、流路１４の中で軸方向中心
線５４に対して垂直である部分の内部において余剰のテ
ーパ部が当接することにより誘起されると考えられる乱
流、又はここで説明するような調節分解能などの考慮す
べき要因によってのみ限定される。ここで説明する実施
例では、例として３度のチー・Ｊ？−を示すＯ 肩部５２は、流路１４の４１１方向中心線５４に沿って
配設されるスピンドル６６の雄ねシ部６４とかみ合い、
それ金受入れる雌ねじ孔６２を含む。スピンドル６６は
、中間肉厚部６８を含み、この肉厚部を越えて延出する
上流側雄ねじ部７０で終わる。

さらに、第２図において、スピンドル６６は、流路１４
の内部で円錐台形のｖＩＥ　’）Ａ絞ジ升７２を支持す
る。流量級シ弁７２は１円錐台形の孔６０の衣面とほぼ
平行である周面ｙ４−２４ｑする。流量絞９弁７２は、
それぞれスピンドル６６のイ１り８０及び８２に配設さ
れるＱ　ＩＪング７６及び７８を介してスピンドル６６
の肉厚部６８にょシ支持される。流産絞シ弁７２はハブ
部８４を含み、ハブ部８４は、スピンドル６６の上流側
雄ねじ部７０と歯合する雌ねじ孔８６を有する。

スピンドル６６を流量絞シ部７２と組合わせてハウジン
グ１２内に挿入することができる。

あるいは、最初にスピンドル６６をハウジング１２内に
挿入して、それだけを固着し、次に流量絞り弁７２をス
ピンドル上にねじで固冗することもできる。いずれの場
合も、スピンドル６６の雄ねじ部６４は雌ねじ孔６２に
挿入され、肉厚部６８の下流側端部９０が肩部５２に当
接するまで、上流側雄ねじ部７０のみぞ穴８８を介して
締付けられる。スピンドル６６をさらに堅固に固着する
ために、下流側端部９０と肩部５２との間に係止座金９
２を配設することができる。

流量絞シ弁７２は、ノ・ブ部８４の上流側面に、第３図
に関して詳細に説明するように周面７４と孔６０との接
近距離を調節できるようにするためにスパナレンチ（図
示せず）又は他の手段・を受入れる戻り止９４を有する
。

第３図の説明において、そのいくつかの基本的な詳細部
分が第２図の説明と同一でるる場合には、第３図の同様
の部分を指示するために第２図の図中符号を使用する。

第３図において、流量絞９升７２は、雄ねじが切られた
スピンドル９４により支持される。

スピンドル９５は、肩部５２の軸方向に６汗せされた孔
９８の内部に締まシばねにより装着される下流（１１１
１１２４７部９６を宮ひ。流量絞り升７２は、流量絞り
部７２が雄ねじ切りされたスピンドル９４を中心として
回転することができるように、スピンドル９４と歯合す
る内Ｍｌ）孔１００を有する。この回転によシ、ＲＩｔ
ｔ叙り弁７２はハウジング１２に関して前進／後退する
。

このような回転は、適切な工具を流抵級υ弁７２の切欠
き１０２に挿入することによｐ可能となる。このような
前進／後退によシ、流量ヤ、２り部７２は一点鎖線１０
４及び１０６によＶそれぞれ示される位置まで移動し、
その結呆、周而７４と孔６０との間に形成される環状の
間隙１０Ｂの幅が変化する。上述のように流量絞り弁７
２が軸方向に移動すると、この絞り部は肩部５２に当接
するコイルばね部材１１０によシ確芙に保持される。

間隙１０８及びここで説明する他の間隙に関して、以下
、流量計の環状導管を通る流れの特性（レイノルズ数に
より表わされる）は、間隙の幅の３乗の関数として説明
するものとする。

すなわち、調節範囲全体を通して環状部分の層流を均一
に維持するために、光量絞シ弁が回転している間は、流
量絞シ部の周面と円錐台形の孔の表面とをできる限り同
心にするべきである。

第４図は別の実施例を示す。第４図において、第２図及
び第３図に関して説明したのと同じ部分は同じ図中符号
によシ示される。

この場合、ハウシング１２は、流路１２２を介して中間
部分３４と連通ずるほぼ円筒形の孔１２０を有する。中
間部分３４は、流出口ポート１８に通じる流路１２３と
連ｙＩ！１する。ハウソにＶグ１２は、孔１２０に開口
する上流側タップ３６と、下流側タップ３８と全さらに
宮ひ。

挿入部材１２４は孔１２０の内部に受入れられ、その上
流側端部１２８において雄ねじ部１２６によシ保持され
る。雄ねじ部１２６はハウシング１２の雌ねじ部２２と
係合する。挿入部材ノ２４は、挿入され、雌ねじ部２２
と雄ねじ部１２６とが係合するときに、上置’ｕｉｌ　
ｖｉｆａ　＋ｊｌ≦１２８にある戻シ止１３０と係合す
るスパナレンチ（図示せず）又は同様の装置により■紬
方向に回転される。

挿入部材１２４は、この実施例においては下流側部分１
３６に向かってテーパ状となっている円ΦＩＬ台形の部
分１３４全イ■する孔１３２ｆ限定する。雄ねじが切ら
れているスピンドル１３８は、挿入部材１２４の内部に
軸方向に位置決めされ、溶接又は池の手段により挿入部
材のＦ流側端部１４０に取付けられる。スピンドル１３
８は、流量絞り部１４６の雌ねじ１４４とかみ金員、そ
れを受入れる雄ねじ１４２’ｚ担荷する。

光量絞シ弁１４６は円錐台形であシ、その周面は円錐台
形の孔部分１３４０周面とほぼ平行である。流量絞Ｃ弁
１４６が孔部分１３４に挿入され、雄ねじ１４２と雌ね
じ１４４とが係合したとき、光量絞シ弁１４６を挿入部
材１２４に関して長手方向に調節して、それらの間に形
成される環状の間Ｉ！ｉ！１５０の幅を調節するために
、流量絞り弁１４６をみぞ穴１４８に挿入される適切な
工具（図示せず）により回転させることができる。流量
絞υ弁１４６の望ましくない回転を防ぐための抵抗力は
、流量絞！ｌ）升１４６と挿入部材１２４の下流側端部
１４０との間に配設されるばね１５２により提供される
。

第４図に示される実施例において、流入口ポート１６か
ら流入する流体は流量絞り弁１４６と円錐台形の孔部分
１３４との間の間隙１５０を通シ、下流側の孔部分１３
６を通シ、次に円筒形の流路１５４を通って、中間部分
３４に流入する。その後、流体は流路１２３を経て流出
口ｄｅ−ト１Ｂに向かう。この場合、間隙１５０を通る
流れは層流であシ５先に第２図に関して説明したように
上流側タッグ３６及び下流側グツｆｓｓと連通するセン
サ手段にまり測定σれる。挿入部材１２４とハウジング
１２との間の流れは、雌ねじ部２２と雄ねじ部ノ２６と
により提供されるかみ合い面によって抑止される。

ざらに、希望に応じて上流側端部１２８とハウジング１
２との間に密封座金（１享せず）を設けることもできる
。

上流側タップ３６は、挿入部材１２４の内部の流路１５
５を介して間隙１．５０　ｆ流れる流体と連通ずる。同
様に、下流側タッグ３８け、流路１５６全介して間隙１
５０と連通する。流路１５５と流路１５６との間の望ま
しくない流れ、すなわち、挿入部材１２４とハウシング
ツ２との間の流れは、０リング１５８により妨げられ、
流路１５６の下流の同様の流れはＱ　ＩＪング１ｔｉＯ
によシ妨げられる。これらの０リングは、仲人部材１２
４の表面にある戻り止１６２及び１６４の内部にそれぞ
れ受入れられる。

次に、第５図及び第６図全参照して、光量絞シ升１７０
の別の実施例を説明する。流量絞り弁１７０は、上述の
全ての実施例、又は−次流路を通るガスの体積がかなシ
大きい場合、すなわち、流体の流量が多いので、間隙が
層流を維持するために必要な幅を上回るような幅を有し
ていなければならない場合に使用できる。第６図におい
て、流量絞り弁１７０は円錐台形であシ、与えられた何
らかの用途において、前述の円錐台形の孔とほぼ平行で
ある周４２７２　ｋ有し、前述のようにスピンドルを受
入れるねじ切りされた孔１７４を有する。付加的な質量
流れを提供するために、流量絞シ弁１７０は円筒形の中
心部分１７６と、管状の中間部分１７８と、管状の外側
部分１８θとを有するように構成され、これらの部分は
溶接箇所１８２によシ連結され、層流を確保する適正な
幅を有する環状の間隙１８４及び１８６を形成するよ、
うに配設される。流量絞シ弁１７０には長手方向に貫通
する複数本の導管を孔おけするなどして他の層流導管を
形成しても良いが、第５図及びｉ″！５６図に示される
同心の環状導管はそのような當状尋ａより高い流量を示
し且つ良好な層流を提供することが判明している。第１
図及び第２図に関して説明したように、流量絞り弁ノア
θを適切な１ニ具によりノ・ウソング１２の内部に押入
し、調節することができるようにするために、流量絞り
弁１７０はみぞ穴１８８を含む０ 次に、上述の一一節可能な層流・ぐイ・モス組立体のそ
れぞれに関して、層流の維持と調節の方法を説明する。

流路を流れる流れの特性は、し・イノルズ数として知ら
れる無次元数より表わされる。

（１）　Ｒ＝　４　ｍｐＶｍ／ｕ 式中、ｐ（ｌ′ｉ流体の密度、Ｖｍは導・１７の平均速
度、Ｕは流体の粘度、ｍは４αの面積ＩＡ）　ｗ　＞−
４Ｃの周囲の長さくＬ）で割った値として定義される水
分半径である。導管の有効直径は４ｍであると考えるこ
とができる。レイノルズ数は、慣性の力と流体の粘度の
力との比を表わす。凡の値が小き゛いとき、流れは層流
であり、Ｒの値が太きければ、慣性の力がまさり、流れ
は乱流にな勺がちである。レイノルズ数は、通常は約１
６００から約２８００の範囲で遷移する。すなわち、１
６００未満のレイノルズ数で、層流を得ることができる
と考えられる。ある特定の構造について、遷移レイノル
ズ数は、既知の密度と粘度を有する流体が乱流状態で流
れる平均速Ｗｋ測定し、その値を上記の式に代入するこ
とにより決定することができる。前述の実施例は、それ
ぞれ、測定部ＰＡＴｉ（Ａにおける層流と租合わせてパ
イ・ゼス部ＰＡＴＥ（Ｈにおいて層流を得るための特定
の構造を示す。それぞれの実施例において、測定される
流体は気体であるが、構造と概念は液体にも同様に適用
することができる。

定常状態層流についてのもう１つの式が知られている。

式中、■は無次元の抵抗係数でおって、層流範囲にわた
って次の式により与えられるものと考えることができる
。

（３）　Ｖ　＝　Ｃ／Ｒ 式中、Ｃは定数でろる。式（１）から（３）を＃Ｊｉ会
わせると、流路内の体積流れに対する圧力勾配の直線性
を表わす式が得られる。

上述の式から、ＰＡＴＩ（Ａにおけるセンサ′びのレイ
ノルズ数は次のように表わされる。

式中、ｄは管の直径、ふは標準立方センチメートル７分
（ＳＣＣ，Ｖ［）で表わした質量流れである。

平均直径がＷ１間隙幅がｔである狭い環状ｆｉｌ（分−
ただし、Ｗはｔより太きい−について、ゐ （７）　Ｒａ＝　２．に２７Ｉ 及び 上述の実施例において、センサ管又は測定管の長さは６
．３５ｃｒｎ、直径は０，２５−でろり、センサ管は、
２３ＣＣＭの質量流れにおいて式（６）を用いて最適の
校正状態を維持する。

（９）　Ｋ１＝　２０５Ｘ１０　／ｄＰとのに、の値を
式（６）に代入すると、（１１ゐ＝　５　Ｘ　１０８ｄ
’／Ｌ 従って、同じｄｐｅ有する環状部分について、式（８）
を利用して 上述のセンサ管に関する実験データから、５８ＣＣＭの
るにおいてＲｊが２８．７であるとき、式（５）を利用
してに２は４．５Ｘ１０−２であると算出された。

このようにして得られたに２ヲ式（５）に代入すると、
（６）Ｒｔ＝　６Ｘ１０”−２ん／ｄ、また得られたに
２金式（７）に代入すると、（６）　ＲＩＬ＝９×１０
−２ゐ７ｗ−４−ｔこのとき、幅は ａ４　Ｒａ＝　９Ｘ　１　ｏ−２Ｌ／ｗと簡略化できる
ほど狭い。環状部分の平均円周に）を比例して大きくす
ることが必要ときれる場合、レイノルズ数■）を大きく
せずに質量流れ向を太きくすることができる。

上述の調節可能な層流・ぐイ・Ｐス組立体の寸法は実験
によりめることもできる。たとえば、第３図に示される
パイ・ぞス流童絞り部において、円錐台形の戎量絞り部
７２の最小直径Ｑ′））は０、４１６″（１−０５７ｃ
ｍ　）であシ、孔６０はセンサ管の上流側タラｆ３６と
下流側夕、ニア″３８との間で０．５０”（１，２７ｃ
ｍ　）の長さ惺）を・汀する。

従って、間隙ＪＯＢの円周又は幅けπ（０，４１６）＝
１．３１（３，３２７α）となる。この数１直を式（１
４に代入すると、最大レイノルズ数■）は１３５４であ
る。このＲは遷移レイノルズ数１６００よυ小さいので
、第３図の・ぐイ・Ｐス組立体は層ｂ１しを提供する。

上流側タラ７″３６及び下流側タゾプ３８は、−ρイ・
・ス組立体の流れ絞シ弁と円錐台形の孔との間に形成さ
れる間隙の内部に配設するのが好ましい。前述のような
適正な寸法金有する環状の流路において、環状の流路の
開始端から下流に間隙幅（１）の約２０倍の距離をおい
た位置に層流が形成されることは、実験によシ確かめら
れている。少なくとも、流路の下流側端部のごく近くま
では、層流は維持される。すなわち、上流側タラｆｓｅ
と下流側タップ３８が共に真の層流領域の内部に配設さ
れるならば、タッグの両端の圧力降下はパイ・母ス組立
体内の光景に比例する。しかしながら、場合によっては
、タップを層流領域の外側、すなわちバイパス部の流量
絞シ弁の上方及び下方に配置することもできる。流出口
の非直線性は流入口の非直線性に比べれば小さいので、
上流側タラ：７″を層流領域内に配置し、下流側タッグ
を層流間隙の外に配置して、目的によっては適切な直線
性を依然として維持することも可能である。上流側タッ
プ３６及び下流側タラｆ３Ｂが間隙の中に配置されるか
、又は外に配置されるかとは無関係に、そのような任意
の位置に所望の層流又は非直線流れを維持するために、
流量絞り弁の前進／後退に注意すべきである。

ここに説明されるバイパス組立体に関して、円錐台形の
孔及び流量絞り弁について３度のチー／ぞが採用されて
いる。チーｔ！角度が３度でおシ、流量絞り弁の畏手方
向行程が１／／３インチ（０，８４７ｃｒｎ）であると
き、第３図の調節可能な層流バイパス組立体の環状の間
隙の最大幅（ｔｍａｘ　）は０．３３３ｓｌｉ＝０．０
１７／＋　（０，４４２ｒｒｒｍ　）である。この値全
平均間隙幅■１．．３８　（３，５０５）及び間隙長さ
０．５０（１，２７）と共に式す】）に代入すると、最
大質量流れ＠）は２５標準リットル／分である。この最
大流れにおいて、第３図の調節可能な層流バイパス組立
体は約１６００のレイノルズ数を提供し、この値は所望
の層流限界内にある。

広い範囲にわたる絞シ升調節動作についての性能を測定
するために、第３図の組立体を試１強ｔた。スピンドル
９５と内部孔１００とは５６回転／インチ（２２，０５
回転／））で互いに螺合する。前述のように、最大上流
側後退位置まで挿入したときの流量絞シ弁７２０行程は
０ｆ３４７錆であった。すなわち、調節に利用できる回
転数は全体で１８．６回転であシ、間隙幅（１）の変動
はｌＸ１０−’イイチ／回転（２，５４Ｘ１０−３セン
チメートル／回転）に等しかった。調節分解能が±１０
度であると仮定すると、２．８　Ｘ　１０　インチ（７
，１１２Ｘ１０−５センチメートル）の間隙幅（１）の
調節が可能である。式ａ］）を利用すると、間隙幅（１
）は質量流れとの間に次の式によシ表わされるような関
係を有する。

（ト）　ｔ５＝　２．Ｉ　Ｘ　１０−６品前述のように
、第３図の調節可能な層流バイパス組立体を流量計に挿
入し、完全に挿入したときからの回転数によって表わさ
れる光量絞シ弁の後退度に対して質量流れ向を浪１１定
した。この試験の結果を第１表に示す。

＋４情出されたレイノルズ数によシ示されるように、こ
れら全ての流れは層流であることがわかる。

本発明によれば、実施例に説明されるような調節可能な
層流パイ・ぐスを含む＃、量計は、同じセンサ菅、すな
わち、直径が１×１０−２インチ（２，５４Ｘ　’１０
−２センチメートル）で、長さが２．５インチ（６，３
５センチメートル）である測定管により質量流量全１０
　ＳＣＣＭから２０　ＳＬ、Ｍまで正確に校正し、質量
流量は簡単に円錐台形の流竣絞り弁を回転させることに
よシ調節された。光量絞シ弁を目視により調節するため
、調！＠精度は高い。

以上、実施例を図示することによシ本発明をいくらか詳
細に説明したが、場合によっては、好都合であるように
形態の変更及び等価のものとの交換が行なわれる。ここ
では特定の用語を使用したが、それらの用語は説明のた
めに使用され、限定的な意味をもつものでは、ない。本
発明の範囲は添付の特許請求の範囲により限定される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、分流装置の流体流路の略図；第２図は、調節
可能な層流パイ・にスの一実施例を含む流量計の各部の
部分横断面図；第３図は、調節可能な層υ１ｔパイ・ぞ
スの第２の実施例の部分子Ａ断面図； 第４図は、調節可能な層流パイ・ぞスの第３の実施例の
部分横断面図； 第５図は、本発明の円錐台形流臘絞り弁の変形例の端面
図；及び 第６図は、第５図の光量絞シ弁の・１ｊ４断面図である
。 １０・・・ｌＡｆ、　ｊｔ　ｔｔ、１２・・・ハウソン
グ、１４゜５６．１２２，１２３，１５４，１５．５，
１５６・・・流路、１６・・・流入口ポート、１８・・
・流出口ポート、４４−　セ：ｙ−ｙ−Ｊｆ、ｙ２，１
４６．ノｙ。 ・・・流産絞９弁、７４・・・周面。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｌ、　流入口と、流出口と５これらの間に長手方向の孔
   とを有する細長いハウジングであって、前記孔の一部は
   、前記孔の一部の内部にある光量絞シ弁を含む長手方向
   にテーパされたテーパ壁から形成され、前記光量絞シ弁
   は、少なくともテーパ壁の一部とほぼ平行であり且つ光
   量絞シ弁とテーパ壁との間に前記流体の層流全維持する
   ことができる環状導管を形成する周面を有し、前記流量
   絞り弁は、前記導管の太さを変化させるために長手方向
   に調節可能であるものと；流体の流量を測定する手段と
   全具備する流量計。 ２、長手方向にチー・ぞされたテーパ壁は円錐台形でβ
   シ、光量絞シ弁が円錐台形の壁の内部に配設される円錐
   台である特許請求の範囲第１項記載の流量計。 ３、前記流体の流量を測定する手段は環状導管内の層流
   を測定するように配設される特許請求の範囲第２項記載
   の流量計。 ４、前記流体の流れは気体の流れである特許請求の範囲
   第３項記載の流量計。 ５、前記円錐台は前記ハウソング内に配設されるねじ切
   シされた軸方向スピンドルにより支持され、前記環状導
   管の太さの調節分り能にするために前記ハウジングに関
   して回転可能である特許請求の範囲第２項記載の流量計
   。 ６、前記流体の流量を測定する手段は前記環状導管と作
   用の上で関連する細長い導管から構成され、細長い導管
   を環状導管の長さの中に連結する手段をざらに含む特許
   請求の範囲第５項記載の流量計。 ７、　前記流体の流れは気体の流れでるる特許請求の範
   囲第６項記載の流量計。 ８、流入口及び流出口を有し、これらの間に第１の流路
   を限定するハウシング全具備し、第１の流路は、一部が
   第１０流路の中に流量絞り弁を限定する円錐台形の孔を
   含み、流量絞り弁が円錐台形の孔の局面とほぼ平行・で
   ある周面全有する円錐台から形成され、前記円錐台が円
   錐台形の部分との間に、層流を提供する環状部分を限定
   することができると共に、様々な幅を有する環状部分を
   形成するために前記円錐台形の孔の内部で軸方向に選択
   的に移動可能である流量計。 ９、前記流体の流れは気体の流れである特許請求の範囲
   第８項記載の流量計。 １０、層流の第２の流路を限定する細長い導管と、第２
   の流路の流量を測定する手段と、第２の流路と第１の流
   路とを連結する連結手段とをさらに含む特許請求の範囲
   第８項記載の流量計。 １１、前記連結手段は細長い導管の両端にタッグ全具備
   し、前記タップが前記層流全提供する環状部分の内部に
   軸方向に配設される特許請求の範囲第８項記載の流量計
   。 １２、前記流体の流れは気体の流れである特許請求の範
   囲第１１項記載の流量計。 １３、円錐台形の孔部分を含む第１の流路を限定する手
   段と； 前記第１の流路にあって、円錐台形の孔部分とほぼ平行
   な壁面を有する円錐台から形成され、前記円錐台及び前
   記孔部分はこれらの間に、流体の軸方向層流全維持する
   ことができる導ｕｋ形成する環状の間隙全限定すること
   ができ、前記円錐台が様々な１１−の環状部分を提供す
   るために調節可能である光量絞シ弁と； 前記流体の流計と作用の上で関連し、流体の流量を測定
   する手段を含み且つ層流のための第２の流路を含む細長
   い導管と； 前記第２の流路を前記第１の流路と平行に連結する連結
   手段と 全具備する、流体の流量を測定する手段をイ１する流量
   計。 １４、前記流体の流れは気体の流れであるｌｌケ許請求
   の範囲第１３項記載の流量針。 １５、前記円錐台はねじ切りされた・軸方向スピンドル
   により支持され、前記環状の間隙の増分調節全可能にす
   るために前記スピンドル及び円錐台形の孔に関して回転
   げ能である特許請求の範囲第１４項記載の流量計。 １６　前記連結手段は、前記導管の内部において第２の
   流路を前記第１の流路と平行に連結することができる特
   許請求の範囲第１５項記載の流量計。 １７　前記連結手段は細長い導管の両端にタッグ全具備
   し、前記夕、ｆが前記環状の間隙の内部において軸方向
   にｌｉｌ［６間している特許請求の範囲第１６項記載の
   流量計。