JPS62165121A - 流量変換装置 - 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】 「産業上の利用分野」 この発明は例えば気体の流量を測定する流量変換装置に
関する。

「従来技術」 気体又は液体等の流量をｆｆ１ｌｌ定する方法には幾多
の方法がある。その代表的例を第５図乃至第７図に示す
。

第５図に示す例は流路１内にオリフィス２を設け、この
オリフィス２の挿入によってオリフィス両端に差圧ΔＰ
を発生させ、この差圧ΔＰを差圧変換器３によりて測定
する方法である。この測定方法によれば体積流量ＱはＱ
”ｆＷで求められる。

第６図に示す例は流路１の途中に受圧板４を設は受圧板
４に掛る作用力Ｆｎを測定する構造としたものである。

この測定方法において流路１の直径をＤ、受圧板４の直
径をｄ、流体の密度ρ、受圧板４に作用する力Ｆｎとす
れば流路１を派れる流体の体積流量で求められる。

但しＣｄは装置定数である。

第５図に示したオリアイス形流量変換装置によれは流量
Ｑが少ないときは差圧ΔＰの発生量がわずかであるため
検出が難かしい。

また流ｈＱが大きい場合は差圧ΔＰが流速Ｖの２乗に比
例して犬きくなる為差圧検出器３は広い範囲の差圧を検
出しなければならないまた、オリフィス２が固定の為圧
損も大きい。

この為に泥７図に示す流体の作用力を利用してベローズ
等を可動させ、オリフィスを可変とする可変オリフィス
形流量変換装置もあるが構造が複雑で、かつ差圧変換器
と組合せて使用しなければならないので高価である。ま
た微少流量を測定するには向かない、一方策６図に示し
た受圧板を利用した流量変換装置による場合も、体積流
量Ｑが受圧板に作用する力Ｆｎの平方根に比例するため
小流量の計測には適さない。

この発明の目的は小流量でも感度よく、かつ直線化補正
された電気出力を得ることができる、流量変換装置を提
供しようとするものである。

「問題点を解決するための手段」 この発明においては、短冊形の可撓性受圧板を片持梁受
圧板として流路に突設する。この場合、片持梁受圧板の
板面に流路を流れる流体が直交する向に当るように片持
梁受圧板の板面の向を選定し、流体の流れによって、片
持梁受圧板を変位させる。変位に従がって壁１１１と片
持梁受圧板１０４間の距離が変化し、流体の流路断面積
を変化させて、流路抵抗を変化させる、片持梁受圧板の
変位量測定部には例えば磁性体板を使用し変位検出部は
検出コイルによって磁性体板間の変位量を検出し、流体
の体積流量Ｑを測定する。

この発明の構成によれば、片持梁受圧板の巾全狭く、弾
性を小さく選定し、片持梁受圧板と、壁の間隙をせまく
することにより微少な流量の場合でも、大きな変位量に
変換することができる。

流量が大きい場合は反対に片持梁受圧板の巾と、流路の
巾を広くすることにより対応することができる。また、
壁の形状によって出方特性を変えることもできる。

本発明の流量変換装置は広範囲な流量領域をほぼ直線的
に計測可能であるにもかかわらず構造が単純なため経済
的に製造することができる。

「実施例」 第１図及び第２図にこの発明による流量変換装置の構造
を示す。図中１０１はボディを示す、ボディ１０１はボ
ディ半体１０１Ａとｌ０ＩＢがボルト１０２によって合
体して構成することができる。

１０１Ａとｌ０ＩＢの接合部に、空室１０３が形成され
ており、この空室１０３に、ボディｌ０ＩＢに対して一
定距離を保つためスペーサー１１０を介して、片持梁受
圧板１０４を装着する２片持梁受圧板１０４は２バネ性
を有する磁性体によって構成することができる。形状は
第２図に示すよりに短冊形とし、その長手方向のほぼ中
央部分をビス１０５によってボディ半休１０１Ｂに固着
し、この固着位ｍを中心に一方と他方に延長させる。一
方の延長部１０４Ａは、その先端に例えば長手方向と直
角の方向に折目を付けて補強すると共に、この延長部１
０４Ａと対１ａ＋Ｌテｙｙテ４半体１０１Ａと１０１Ｂ
Ｋｆｉ体の流路を構成する孔１０７と１０８を形成する
。

この例では、ボディ半体１０１Ｂに形成した孔１０７を
流体の流入口、ボディ半体１０１Ａに形成した孔１０８
を流体の流出口とした場合を示す。

延長部１０４Ａの側縁には流体の流れによる作用力を片
持梁受圧板１０４に有効に与えるために側壁１０９を設
けると共に延長部１０４Ａの先端と対向する位置にも壁
１１１を設ける、壁１１１は上側を切欠いた形状とし、
流量に比例した変位変換出力を得る壁面形状になってお
り出方の直線化補正の働きをしている。延長部１０４Ａ
の下側及び他方の延長部１０４Ｂの下側に変位検出コイ
ル１１２人及び１１２Ｂを設ける。これら検出コイル、
１１２Ａ及び１１２Ｂは、例えばＥ形コアに巻装したコ
イルを使うことができコアの開放端部と変位量測定部が
磁性体で構成された片持梁受圧板１０４と対向させ、片
持梁受圧板１０４との対向距離が変化することにより変
位検出コイル１１２Ａ及び１１２Ｂのインダクタンスが
変化オ持梁受圧板１０４の変位量を知ることができる。

コイル１１２Ａと１１２Ｂは第３図に示すよりに抵抗器
１１４，１１５，１１６とによってブリッジ１１３を構
成し、このブリッジ１１３に発振器１１７から、例えば
５ｋＨｚ程度の交流信号を与え片持梁受圧板１０４の延
長部１０４Ａが変位すると検出コイル１１２人のインダ
クタンスが変化し、その変化量をブリツー）１１３から
検出信号として取出すことができる。ブリッジ１１３か
ら取出された検出信号は検数−整流回路１１８で直流に
変換し必要に応じてリニアライザ１１９を通じて出力し
、指示器１２１等に与えられる。

尚第１図に示す符号１２２は片持梁受圧板１０４を保護
するストッパを示し、過大な流体圧が加わりたときこの
ストッパ１２２で片持梁受圧板１０４を受け、片持梁受
圧板１０４が永久変形しないよう防止するようになって
いる。ストツノ々１２２は片持梁受圧板１０４の延長部
１０４Ｂ側にも延長し。

延長部１０４Ｂ側を被って保護するようにしている。

第２図の例では流量検出用の片持梁受圧板１０４とは別
に疑似受圧板１２３を設けた場合を示す。

この疑似受圧板１２３はボデイ１０１の姿勢によりて受
圧板１０４に受ける重力の影ｑＩＩｔ−補正するために
設けるものである。

つまりメディ１０１を上向又は下向にした場合、片持梁
受圧板１０４の延長部１０４Ａ、１０４Ｂは、重力によ
ってわずかにたわむことになる、このたわみによりて発
生する検出コイル１１２人のインダクタンス変化は、反
対側の延長部１０４Ｂのたわみによって発生する検出コ
イル１１２Ｂのインダクタンス変化とバランスしてブリ
ッジ回路１１３が平衡に保ち、重力による零変動を補正
している、然し乍ら重力により片持梁受圧板１０４と検
出コイル１１２の距離がわずかながら変化することによ
り、検出感度にズレが生じる。つまり、がディ１０１を
上向にしたときは、片持梁受圧板１０４の延長部１０４
Ａ、１０４Ｂは下向に重力の影響を受けるため検出コイ
ル１１２Ａ、１１２８に近ずく方向にたわみを生じる。

この結果、この位置を零点として流量の測定が行なわれ
た場合は、検出コイル１１２Ａ、１１２Ｂに近すいた分
だけ検出感度が高くなる。これに対してメディ１０１を
下向にすると片持梁受圧板１０４の延長部１０４Ａと１
０４Ｂは下向に重力の影響を受けるため検出コイル１１
２人と１１２Ｂから遠ざかる方向に変位するこのため検
出感度は低下する方向にズレる、この検出感度のズレを
補正するために疑似受圧板１２３と姿勢検出コイル１２
４を設けるものである、つまりボディの姿勢状態を検出
し、その検出信号によって第３図に示すように、発振器
１１７０発振出力電圧を制御する、疑似受圧板は一方が
長く、他方金短くした短冊形の可撓性のある板である。

疑似受圧板１２３はスペーサ１１０を介して押えである
位置に対し長さが非対称なため、姿勢によって検出コイ
ル１２４Ａ、１２４Ｂのインダクタンス変化に差異が生
ずる。従って第３図におけるブリッジ回路１２８におい
てブリッジのアンバランスが生ずることにより信号出力
を得ることができる。

この姿勢検出信号によって発振器１１７の発振出力電圧
を制御し上記した補正を行う。　　。

尚疑似受圧板１２３を設けない場合は第４図に示すよう
に片持梁受圧板１０４に対して姿勢検出コイル１２４Ａ
と１２４Ｂを設けることにより？ディ１０１の姿勢を検
出することができる。この図で示すように検出コイル１
２４人とコイル１２４ｉ３を片持梁受圧板１０４の支点
より異なる距離の位置に設けることにより？ディ１０１
の姿勢による片持梁受圧板１０４の延長部１０４Ｂの変
位はコイル１２４人の検出位置の方が、コイル１２４Ｂ
よりも大である。従って疑似受圧板を設けた場合と同様
に第３図のブリッジ回路１２８により姿勢による信号出
力を得、重力の影響による感度のズレを補正することが
できる。

「発明の作用効果」 このようにして、本発明によれば姿勢の変化によって発
生する針側誤差を小なくすることができ、精度の高い流
量測定装置を提供することができる。

また、特に片持梁型可撓性受圧板を用いることにより流
体の作用力による片持梁受圧板１０４のたわみにより片
持梁受圧板先端部１０４Ａと壁１１１の流路断面積を可
変とすることができるので流量レンジの広い測定が行な
える、また、流電変換特性は壁１１１の切欠の形状等に
より任意に可変できる。ボディ１０１の姿勢が予め決ま
っている場合は重力補正の必要が無いことはいうまでも
ない。

尚上述では片持梁受圧板１０４の延長部１０４人の先端
に折目を付けて補強した例を説明したが、片持梁受圧板
１０４の幅が狭い場合は必ずしも折目を付ける必要はな
い、また片持梁受圧板１０４は全体が磁性体である必要
はなく非磁性体のバネ材に変位測定部のみに、磁性体を
貼付げた構造であってもよいあるいは、片持梁受圧板１
０４に非磁性体で導を性の良いバネ材を使用して検出コ
イルに高周波電圧を加えて変位測定部にうず電流を発生
させ変位によろうず電流損失のアンバランスを利用した
変位検出方式をとってもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の詳細な説明するための断面図、第２
図ンよその平面図、第３図はこの発明の流■測定装置を
用いる場合の測定回路を例示した接続図、第４図はこの
発明の他の実施例を示す断面図、第５図乃至第７図は従
来技術を説明するための断面図である。 １０１・・・ざディ、ｌ０ＩＡ、ｌ０ＩＢ・・・メディ
半休、１０２・・・メルト、１０３・・・空室、１０４
・・・検出用片持形ダイヤフラム、１０７・・・流体流
入口、１０８・・・流体流出口、１０９・・・側壁、１
１０・・・スペーサ。 １１１・・・壁、１１２Ａ、１１２Ｂ、１２４Ａ、１２
４Ｂ・・・検出コイル、１１３・・・検出用ブリッジ、
１１７・・・発振器、１１８・・・検波整流回路、１１
９・・・リニアライプ回路、１２１・・・流撞指示器、
１２８・・・補正用ブリッジ、１２９，１３１・・・増
幅回路、１３２・・・ゲインコントローラ回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ａ、流路を流れる流体が板面に対してほぼ直交する向に
   当るように配置された片持梁形受圧板と、 Ｂ、流体が片持梁形受圧板の両縁から流れる流量を制限
   する為に設けた側壁と、 Ｃ、流路を構成するために片持梁形受圧板の先端に対向
   して設けた壁と、 Ｄ、片持梁形受圧板の変位量を検出する変位検出器と、 とから成る流量変換装置