JPS6161604B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はロタメータ型流量計、特に流量計の出
力読み取りの直線化調整装置（即わち通常化する
ための装置）を有する流量計に関する。

一般に、ロタメータ型流量計はその流速を測定
する流体が流れる横断面円形の垂直に設けたロタ
メータ管を含んでいる。このロタメータ管は一般
にその底部を最も小さい直径としたテーパーをな
している。フロートがロタメータ管の中に設けら
れ、且つロタメータ管を通る流速の変化に応じて
軸方向に移動可能であり流速が高いほどロタメー
タ管内の流れは増大する。勿論、フロートがテー
パー状ロタメータ管内で上昇するにつれて、ロタ
メータ管の壁とフロートの間の流域はだんだんと
大きくなる。マグネツトがフロートに移動可能に
設けられている。このフロートマグネツトはフロ
ートに一体的に組みこんでも、フロートから離れ
て位置させてもよいが、延長ロツドその他により
作動連結している。フロートマグネツト近くに従
動マグネツトが設けられ、フロートマグネツトに
磁気連結して、フロートの動きに対応して（即わ
ち、流体の流速の変化に対して）移動する。

米国特許第3535932号及び第3065635号明細書に
示す如く、従動マグネツトはフロートマグネツト
の移動する通路にほぼ平行に（即わちロタメータ
管のそばに）設けられた組長状らせんマグネツト
である。このらせん従動マグネツトは適当な軸受
に軸支され、その長手方向軸周囲を自由に回動す
る。指針が従動マグネツトに担持されている。作
動に於て、らせん従動マグネツトの導端はフロー
トマグネツトに連続して引きつけられる。従つ
て、フロートマグネツトがロタメータ管内を長手
方向に移動するにつれて、らせん従動マグネツト
は、その長手方向軸の周囲を回動し、指針は目盛
りを定めて流量計を通る流体の流速を指示する。

米国特許第3315523号明細書に示すような他の
型のロタメータ型流量計に於て、円板状の従動マ
グネツトがシヤフト上に設けられ、シヤフトと共
にその長手方向軸の周りを回動可能である。一般
に、従動マグネツトの設けられているシヤフト軸
はフロートマグネツトの移動する通路に対し垂直
である。円板状従動マグネツトはフロートマグネ
ツトに磁気連結し、フロートマグネツトのその通
路に沿う移動に対応して、そのシヤフトと共に回
動可能である。従動マグネツトを担持するシヤフ
トは更に目盛りに対して移動する指針を担持し、
流速を指示する。

一般に上記したようなロタメータ型流量計は具
合よく働いている。これらの流量計は概して振動
や、極端な周囲温度条件にも影響されず、且つ汚
染や腐食の起る環境にも耐えて作動する。然しな
がら、これらの流量計には長い間未解決の問題が
ある。即わち、現実の流速と指針の動きの間の非
直線関係である。更に特定すれば、従来のロタメ
ータ型流量計の出力は測定フロートの幾何学（即
わち形）と測定すべき流体の水力特性により非直
線で見出される。この非直線はフロートの軌道位
置を全比率に対するパーセンテージとして描いた
時、第６図に実線で示したような弧状曲線として
示される。例えば、その全目盛軌道の50％のフロ
ート位置で、従来のロタメータ型の直線偏差は全
読取り目盛りの７％である。

これまでに、少くとも二つの異なる方法がこの
非直線問題を直線化又は通常化するために提案さ
れている。上記米国特許第3535932号明細書に示
す如く、非磁気性（例えばアルミニウム）の板を
らせん従動マグネツトに隣接して設ける。次に多
数の磁気流転換板をらせん従動マグネツトに隣接
する非磁気性の板の上の、流量計の実際と非直線
（又は通常）出力曲線間の偏差点に相当する位置
に固定される。磁気流転換板を直線からの偏差が
正であるか負であるかによつて、従動マグネツト
のいずれかの側に位置させる事によつて、各偏差
を多少独立して訂正し、流量計の実際と直線出力
を実質的に同じにする事ができた。

然しながら、この先行技術の方法は各流量計の
実際の出力特性を独立して設定する事と、磁気流
転換板の数と位置を各流量計を測定する間に決定
する事を必要とした。更に、この直線化技術は各
磁気流転換板を非磁気性板上測定中決定される個
個の位置に固定する事を必要とした。この事は云
うまでもなく、専門的な技術による相当な時間を
必要とし、相当の労働費を付加する結果になつて
いる。

米国特許第3977248号明細書にはロタメータ型
流量計を直線化する他の技術が記載されている。
この特許では、回転円板状従動マグネツトが記載
されており、それは従動マグネツトのシヤフト上
に偏心的に設けられたおもりを有する。このおも
りは同じくシヤフトに担持された指針に対して角
度的に位置し、偏心おもりのモーメントが流量計
の水力特性を補正し、流量計出力を直線化する事
ができる。この先行特許に記載してあるように、
偏心体が従動マグネツトシヤフトに固定され、そ
れと共に回動自在のねじ栓上に担持される。流量
計を測定するには適当な重さの重量体を選択し、
この重量体をねじ栓に半径方向内側又は外側にら
合させ所望のモーメントをシヤフトにかける事が
必要である。

本発明は流速を測定すべき流体の流れる流路を
有するロタメータ型流量計に関し、該流量計は該
流路内に設けられ、該流路を通る流体の流速に応
じて所定の通路に沿つてその中を軸方向に移動可
能なフロートと、該フロートに作動適合し、流速
の変化に応じて移動可能なフロートマグネツト
と、該フロートマグネツトに近接して、それに磁
気連結し、その通路に沿つて、該フロートマグネ
ツトの動きに対応して軸周囲に回動可能な従動マ
グネツトと、該従動マグネツトにより、その回動
と共に作動可能な指示装置と、該従動マグネツト
に近接して設けられた調整マグネツトを含み、該
調整マグネツトの磁気流は該フロートマグネツト
の移動に応じて、該従動マグネツトの動きに実質
的な効果を与え、該従動マグネツト上の該調整マ
グネツトの効果は該調整マグネツトと該従動マグ
ネツトの間の関係位置に依存し、該調整マグネツ
トは該従動マグネツトの回動軸にほぼ垂直な面に
所定の通路に沿つて選択的に移動可能であり、流
量計の直線化調整を可能にし、更に該調整マグネ
ツトをその通路に沿ういかなる点で所望の位置に
固定する装置を含むものである。

本発明は更に流速を測定すべき流体の流れる流
路を有するロタメータ型流量計に関し、該流量計
は該流路内に設けられ、該通路を通る流体の流速
に応じて所定の通路に沿つて軸方向に移動可能な
フロートと、該フロートに作動適合し、流速の変
化に応じて移動可能なフロートマグネツトと、該
フロートマグネツトに近接して設けられ、それと
磁気連結し、その通路に沿つて該フロートマグネ
ツトの動きに応じて軸周囲を回転可能である従動
マグネツトと、該従動マグネツトによりその回転
と共に作動する指示装置を含み、更に該従動マグ
ネツトに近接して調整マグネツトを設け、該調整
マグネツトの磁気流が該フロートマグネツトの動
きに対応して該従動マグネツトの動きに実質的効
果を有し、該調整マグネツトの該従動マグネツト
上の効果は該測定マグネツトと該従動マグネツト
との間の関係位置に依存し、該調整マグネツトは
該従動マグネツトの回動軸にほぼ垂直な線に沿つ
て選択的に移動可能で、該従動マグネツトに接離
し、それによつて流量計の全目盛幅を調整するも
のである。

本発明の一つの特徴は従来の流量計、特に従来
の非直線型流量計よりも信頼性があり、正確な且
つ従来の通常化（又は直線化）したロタメータ型
流量計に於て、より敏速に、又安価に測定しうる
ような流量計を備える事である。

本発明の他の特徴と利点は一部明らかであり、
一部これから指摘される。

本発明の実施例を添付の図面について説明す
る。

図面の幾つかの図を通じて、対応する部分には
対応する符号がつけられている。

第２図を参照して、ロタメータ型流量計は全体
を符号１で示してあり、端部に標準的管突縁５を
有する本体３を含み、流管システム中に敏速に取
りつけられる。本体３はそれを通つて延長する断
面円型のロタメータ管７（第１図参照）を有し、
その中を流速を測定すべき流体が流れる。第１図
に最も良く示されるように、ロタメータ管はその
長さにわたつてテーパーをなし、その底部は小さ
な直径端部となつている。フロート９がロタメー
タ管内に設けられ、流体が本体を流れる比率に応
じて、その中を軸方向に移動可能である。フロー
トマグネツト１１がフロート９に作動連結し、フ
ロートの動きに対応して、それと共に移動可能で
ある。第１図に最も良く示す如く、フロートマグ
ネツト１１はフロートから離れて位置し、フロー
トロツド１３によりそれに連結している。更にフ
ロートマグネツトはロタメータ管内に設けられて
いる。然しながら、フロートマグネツトはフロー
ト内には結合されない事が理解される。更に、フ
ロートマグネツトはフロートに作動連結し、ロタ
メータ管の外部に位置している。

１５で示す如く、フロートマグネツト１１の移
動する通路に近接して、従動マグネツトが設けら
れ、フロートマグネツトに磁気連結し、フロート
マグネツトの動きに対応して移動可能であり、そ
れによりフロートマグネツトの位置の変化を示
し、かくして流量計を流れる流体の流速の変化を
指示する。図示の如く、従動マグネツトはロタメ
ータ管の外にあり、非磁気性指示装置外体１７内
に設けられている。外体１７はクランプヨーク１
８により流量計本体３上に設けられている（第５
図参照）。従動マグネツト１５はデイスクマグネ
ツトであり、ホルダ１９内に設けられており、ホ
ルダは従動マグネツトと共軸関係にそれに固定し
たシヤフト２１を有する。シヤフト２１は外体１
７に支持された適当な軸受２３に軸支されてお
り、フロートマグネツト１１の位置の変化により
起されるような従動マグネツトの回動に応じて、
その長手方向軸周囲を自由に回動できる。シヤフ
ト２１は従動マグネツト１５からほぼ水平方向に
前方へ延長し、その上に指針又は指示装置２５を
担持して、指針先端近くの弧状目盛２７上に、流
量計を流れる流体の流速を指示する。これまでに
記述した従動マグネツト１５や目盛２７の他に、
指示装置は指示された流速に対応する信号を流量
計から離れた受信機関（図示なし）に転送する装
置（図示なし）を含む事ができる。例えば、この
ような転送装置は空気的又は電気的に作動され、
信号を離れた表示装置等に送る。とにかく、上記
したような流量計１は本質的に従来のものであ
り、流量計の技術の専門家にはよく知られてい
る。

第６図に示す如く、代表的ロタメータ型流量計
を流れる流体の水力特性、フロートの外形及びロ
タメータ管の外形は、フロートの移動を全目盛の
流速のパーセンテージの函数として描いた時弧状
曲線になる傾向がある。真直線出力（第６図の点
線による直線で示すような）からの最大偏差は流
量計の全流容量の約50％のところで発生する傾向
がある。第６図に示す如く、代表的先行技術のロ
タメータ型流量計は流量計の最大流容量の50％
で、約７％の最大偏差値を有する。同じく第６図
に見る如く、流量計の流速がゼロ及び全目盛の所
では事実上直線出力からの偏差はない。勿論、現
実の流量計の測定出力がほぼ第６図に示す直線
（点線で示される）に一致するならば、それが最
も望ましい。

本発明に従つて、ロタメータ型流量計の出力を
調整又は目盛り校正して実質的に直線にするため
全体を符号２９で示した装置が備えられる。更に
詳しくは、装置２９はフロートマグネツト１１と
従動マグネツト１５〔又は指針２５の位置〕の間
の磁気連結を変化させ、流量計の水力特性の非直
線変化（即わち、流速と現実のフロート位置の間
の非直線変化）のため流量計における補正を可能
にする。更に目盛調整装置２９は上記した流量計
の出力を直線化する能力とは別に、流量計の目盛
盤の調整も可能である。

更に、調整装置２９は外体１７内に設けられ、
少なくとも部分的にシヤフト２１を囲み、シヤフ
トの長手方向水平軸に対しほぼ直角なプレート３
１を含んでいる。プレート３１はアーチ型スロツ
ト３３を形成して有し、このスロツトの曲率中心
はシヤフト２１の長手方向軸にほぼ一致してい
る。永久磁石で作られた調整マグネツト３５がホ
ルダ３７中に設けられ、ホルダはスロツト３３中
に摺動可能に担持され、ホルダ及び調整マグネツ
トは後述するようにしてアーチ型スロツト内でそ
れに沿つた所望の位置に移動されかつ配置されて
流量計の出力の直線化を可能にする。ホルダ３７
は一対の締めつけねじ３９ａ，３９ｂ（第４図）
を有し、これらねじは選択的にゆるめられてホル
ダ３７を調整マグネツト３５と一緒にシヤフト２
１及び従動マグネツト１５に対して円弧運動させ
かつプレート３１に締めつけられてホルダ３７及
び調整マグネツト３５を従動マグネツト１５又は
そのシヤフト２１に対して所望の相対的回転位置
に保持する。調整マグネツト３５はその磁界が従
動マグネツト１５の磁界及びフロートマグネツト
１１の磁界と相互作用して従動マグネツト１５及
びフロートマグネツト１１の間の磁気連結（第１
図に点線で概略的に示す）を変化させ、それによ
りフロート９の位置と指針２５による全目盛読み
のパーセンテージとの関係をほぼ直線化又は通常
化するようになつている。

これを行なうために、ホルダ３７を調整マグネ
ツト３５と共にプレート３１のアーチ型スロツト
３３内を一側方へ回転させる。この回転を増すに
つれて調節マグネツト３５の調節効果は増大し、
その最大回転位置において例えば第７図のプロツ
ト７Ａで示すように正の最大偏差値が得られ、こ
の場合それはフロート移動の中間位置附近で約８
％である。また逆に、ホルダ３７を調整マグネツ
ト３５と共にアーチ型スロツト３３内を他側方へ
回転させると、第７図のプロツト７Ｂで示すよう
に負の最大偏差値が得られ、それはフロート移動
の中間位置附近で約７％である。従つて調整マグ
ネツト３５のアーチ型スロツト３３内での位置を
適当に調整して第７図のプロツト７Ｃで示すよう
にフロートの全移動範囲にわたつて偏差値をほぼ
零にし、それにより第６図における流量比率とフ
ロートの移動量との関係を直線化し、流量計の出
力を直線化する。

また、この場合、調整マグネツト３５とフロー
トマグネツト１１又は従動マグネツト１５との間
に作用する磁気力はこれらマグネツト間の距離の
二乗に反比例して変化するが、調整マグネツト３
５が移動するスロツト３３がアーチ型に形成され
ているので、上記磁気力を調整マグネツトの移動
量に対して直線状に変化させるようにして調整を
簡単にかつ正確に行ない得るように構成されてい
る。

上記したように、流量計１の出力の直線化に加
えて、調整装置２９は流量計の全目盛盤の読み取
りを調整できる。換言すれば、例えば或る流量計
の目盛り校正に於てはフロート１１の全目盛りの
運動は120mmである。然しながら、他の流体に使
用する場合に同じ流量計の目盛り校正では、目盛
７の全目盛り読み取りは例えば130mmのフロート
の運動を必要とすることがある。このフロート運
動の目盛幅に対する変更を行なうために、調整マ
グネツト３５をそのホルダ３７へねじ込み又はホ
ルダ３７からねじ戻して従動マグネツト１５の方
へ又は従動マグネツト１５から離れる方へシヤフ
ト２１の軸にほぼ平行な方向へ移動し得る。この
ようにして流量計の移動を全目盛幅の１から10ま
でに調整するための調整装置２９の調整範囲が第
８図に示されており、上記したようにフロートの
運動が130mmである場合は支持装置の全目盛幅を
約±10％の範囲で選択的に変化させることができ
る。

実際に、調整装置２９を操作してロタメータ型
流量計１の直線化又は通常化を行なうにあたり、
まず流量計は流量なしの状態で指針２５が目盛２
７の零流量点を示し、かつ最大流量の流体が流量
計を通る状態で全目盛流量の100％を指針するよ
うに調整される。これは上記したように調整マグ
ネツト３５をホルダ３７へねじ込み又はそれから
ねじ戻して調整マグネツト３５及び従動マグネツ
ト１５の間の距離を変えることによつて達成され
る。このようにして流量計の零位置及び全目盛位
置が決定される。次に、フロート９及びフロート
マグネツト１１をその中央目盛位置に位置させ、
即ちフロートをその50％フロート運動位置まで移
動させ、締めつけねじ３９ａ，３９ｂをゆるめて
ホルダ３７を調整マグネツト３５と一緒にアーチ
型スロツト３３内を従動マグネツト１５又はシヤ
フト２１に対して円弧運動させ、それによりフロ
ートマグネツト１１及び従動マグネツト１５の間
の磁気連結に対する調整マグネツトの磁界の偏倚
作用即ち相互作用を変化させ、指針２５がフロー
ト９の直線位置に相当する目盛２７上の適当な点
即ち50％全目盛位置を指示する位置で締めつけね
じ３９ａ，３９ｂを再び締めつけてホルダ３７及
び調整マグネツト３５を移動不能に保持する。必
要により、零目盛位置及び全目盛位置を再検査し
かつ再調整する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のロタメータ型流量計の図式的
斜視図、第２図は渦形指示装置を含む通流型ロタ
メータの流量計の斜視図、第３図は第２図の３−
３線に沿う拡大水平横断面図で、流量計のロタメ
ータ管、それを通る流体の流速に対応してロタメ
ータ管内を移動するフロートマグネツト及びフロ
ートマグネツトに磁気連結し、フロートマグネツ
トの動きに対応して移動可能な回動従動マグネツ
トを横断面で示す図、第４図は第２図に示した渦
型指示装置の一部破断した部分拡大図で、従動マ
グネツトに担持され、それと共に移動可能な指針
と流量計の出力を通常化又は直線化するための本
発明の装置を示し、第５図は第４図の５−５線に
沿う渦形指示装置の横断面図で、従動マグネツト
と直線化装置を示す図、第６図はフロート移動の
流量計を通る流速のパーセンテージに対する関数
としてのロタメータ型流量計の代表的水力特性の
プロツト図で、点線で表わした直線カーブと実線
で表わした実際の出力カーブを示し、第７図は流
量計の直線出力からの流量計の実際の水力特性の
正負の最大偏差を同じように示した本発明を表わ
す流量計の直線化した出力をもつたフロートの移
動に対して示したプロツト図、第８図は流量計の
出力を直線化し、流量計の全目盛とゼロ目盛の幅
を変えるための本発明の装置の能力を示すフロー
トの移動に対する偏差のプロツト図である。 １……流量計、７……ロタメータ管（流体流
路）、９……フロート、１１……フロートマグネ
ツト、１５……従動マグネツト、１７……指示装
置外体、２１……シヤフト、２５……指針、２７
……目盛、２９……調整装置、３１……プレー
ト、３３……アーチ型スロツト、３７……ホル
ダ、３９ａ，３９ｂ……締めつけねじ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 流速を測定すべき流体の流れる流路を有する
   ロタメータ型流量計であつて、該流量計は該流路
   内に設けられ、該通路を通る流体の流速に応じて
   所定の通路に沿つてその中を軸方向に移動可能な
   フロートと、該フロートに作動適合し、流速の変
   化に応じて移動可能なフロートマグネツトと、該
   フロートマグネツトに近接して、それに磁気連結
   し、その通路に沿つて、該フロートマグネツトの
   動きに対応して軸周囲に回動可能な従動マグネツ
   トと、該従動マグネツトの回動により作動可能な
   指示装置と、該従動マグネツトに近接して設けら
   れた調整マグネツトを含み、該調整マグネツトの
   磁気流が該フロートマグネツトの移動に応じて、
   該従動マグネツトの動きに実質的な効果を与え、
   該調整マグネツトが該従動マグネツトに及ぼす効
   果は該調整マグネツトと該従動マグネツトの間の
   関係位置に依存し、該調整マグネツトは該従動マ
   グネツトの回動軸にほぼ垂直な面に所定の通路に
   沿つて選択的に移動可能であり、流量計の直線化
   調整を可能にし、更に該調整マグネツトをその通
   路に沿ういかなる点で所望の位置に固定する装置
   を含む流量計。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の流量計に於て、
   該調整マグネツトが該従動マグネツトの回動軸と
   共軸のアーチ型通路に沿つて移動可能である流量
   計。 ３ 特許請求の範囲第１項又は第２項記載の流量
   計に於て、該従動マグネツトがそれに固定したシ
   ヤフトを有し、該シヤフトの長手方向軸が該従動
   マグネツトの回動軸を構成し、該流量計は更に該
   シヤフトに垂直に設けられたプレートを有し、該
   プレートはその中にアーチ型スロツトを有し、該
   スロツトはその屈曲中心が該シヤフトの軸に一致
   し、該調整マグネツトが該従動マグネツトに対
   し、該スロツト中に作動的に移動しうる流量計。 ４ 特許請求の範囲第３項記載の流量計に於て、
   該固定装置が該調整マグネツトに担持され、該プ
   レートと締めつけ係合しうる締めつけ装置を含ん
   でいる流量計。 ５ 特許請求の範囲第１項から第４項までのいず
   れか１項に記載の流量計に於て、該調整マグネツ
   トが該従動マグネツトに接離する方向に選択的に
   移動可能であり、それによつて流量計の全目盛幅
   を選択的に調整する流量計。 ６ 特許請求の範囲第５項記載の流量計に於て、
   該従動マグネツトの回動軸に垂直なプレートと、
   該プレートにアーチ型スロツトを含み、該アーチ
   型スロツトはその屈曲中心が該従動マグネツトの
   回動軸と一致し、更に該スロツトに摺動自在に収
   容され、それによつて移動可能なホルダを含み、
   該ホルダは該調整マグネツトをら合し、そのら合
   と共に該調整マグネツトが該従動マグネツトに選
   択的に接離方向に移動する計量計。 ７ 流速を測定すべき流体の流れる流路を有する
   ロタメータ型流量計であつて、該流量計は該流路
   内に設けられ、該流路を通る流体の流速に応じて
   所定の通路に沿つて軸方向に移動可能なフロート
   と、該フロートに作動適合し、流速の変化に応じ
   て移動可能なフロートマグネツトと、該フロート
   マグネツトに近接して設けられ、それと磁気連結
   し、その通路に沿つて該フロートマグネツトの動
   きに応じて軸周囲を回転可能である従動マグネツ
   トと、該従動マグネツトにより、その回転で作動
   する指示装置を含む流量計に於て、該従動マグネ
   ツトに近接して調整マグネツトを含み、該調整マ
   グネツトの磁気流が該フロートマグネツトの動き
   に対応して該従動マグネツトの動きに実質的効果
   を有し、該調整マグネツトが該従動マグネツトに
   及ぼす効果は該調整マグネツトと該従動マグネツ
   トの間の関係位置に依存し、該調整マグネツトは
   該従来従動マグネツトの回動軸に垂直な線に沿つ
   て、該従動マグネツトに接離する方法に移動可能
   であり、流量計の全目盛幅を選択的に調整するよ
   うにした流量計。