JPS6237143Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は流量測定装置に係わり、詳しくは、あ
らゆる流体の測定が可能で、かつ測定流体による
圧力損失が極めて少なく、しかも有効測定範囲の
大きい流量測定装置に関するものである。

現在一般に使用されている流量計としては、オ
リフイス等の絞り機構を利用したもの、ピトー管
を利用したもの、うず流量計、電磁流量計あるい
は超音波流量計等多くの種類のものがあるが、こ
れらの流量計はいずれも一長一短があり、測定流
体の種類や性状によつて、その測定流体にあつた
流量計を採択しなければならなかつた。

すなわち、オリフイス等の絞り機構を利用した
ものは、測定流体による圧力損失が大きい為、例
えばタービンへの駆動流体の供給配管等に設置す
ることは、蒸気圧力の損失が大きくなつて、ター
ビンで得る仕事を考慮すると好ましくない。また
ピトー管を利用したものも、上記供給配管等に設
置した場合には、蒸気がドレンとなつて、正確な
測定が不可能である。更に上記した流量計は、い
ずれも低流量側での測定誤差が大きく、最大測定
流量値の10％以下のところでは信頼性にとぼし
く、通常は10％以下の流量は測定をカツトしてい
る。また更に絞り機構を利用したもの以外は一般
に高価で、構造が複雑となりメンテナンス上問題
があつた。

また有効測定範囲の増大のみを考えた場合、流
路中に絞り径の異なる２個のオリフイスを設置
し、これらオリフイスを適宜切替えることによ
り、小径のオリフイスの低流量域を、大径のオリ
フイスによつてカバーする方式のものもあるが、
この方式では上記した圧力損失の問題と、流路に
おける直線部の長さを充分長くとらなければなら
ないという問題点がある。

本考案は上記問題点に鑑みて成されたものであ
り、あらゆる種類および性状の流体に使用でき、
かつ測定時の圧力損失が極めて少なく、しかも有
効測定範囲の大きい流量測定装置を提供せんとす
るもので、その特徴とするところは、流路中に流
れと直角に設けられ駆動装置により回転する円柱
と、該円柱の回転数調整機構と、前記円柱に発生
する揚力の検出機構と、該検出機構により検出し
た揚力を流量値に換算する変換機構とから成る流
量測定装置にある。

以下本考案を添付図面に示す実施例に基づいて
説明する。

図面において、１は流路Ｐ中の適宜位置に設置
された本考案に係る流量測定装置であり、該流量
測定装置１は流路Ｐの略軸心位置でかつ流れと直
角に配設された回転駆動可能な円柱２と、該円柱
２の回転数調整機構３と、流体の流れにより前記
した回転駆動される円柱２に発生する揚力Ｌを検
出する揚力検出機構４と、該揚力検出機構４によ
り検出した揚力Ｌを流量値に換算する変換機構５
とから成るものである。

上記円柱２は、流路Ｐ外側に設置した適数個の
スプリング６により昇降自在に吊設された基台７
上に、立設してなる一対の支持部材８によつて回
転自在に支承保持され、かつ前記基台７上に設置
されたモータ等の駆動源９により例えばチエン・
スプロケツト１０を介して所要の回転を付与され
るようになつている。又、支持部材８と流路Ｐの
間はシールされているので、流路内の流体は流路
Ｐ外へ洩れない構造となつている。なお、モータ
等の駆動装置を回転円柱内に組み込んだ内部駆動
型円柱とすることも可能である。

また、上記回転数調整機構３は、駆動源９とし
てモータを用いた場合には、このモータへの入力
電流を例えば可変抵抗器等により変化させよつて
回転数を調整する構造のものや、チエン・スプロ
ケツト１０等の動力伝達機構の間に変速装置を介
装するもの等、適宜採択すればよい。

更に、上記揚力検出機構４は、回転円柱２に発
生する揚力Ｌによるスプリング６の圧縮量を例え
ば差動変圧器等を用いて測定し、これを揚力に換
算するものである。

また更に、上記変換機構５は、揚力検出機構４
により検出した揚力Ｌを流量に換算するためのも
のであり、下記式から流量を換算するものであ
る。

すなわち、粘性流体中に位置せしめた円柱２
（あるいは球）を回転させると、粘性により円柱
２の回りに循環流が発生し、その循環流の大きさ
Γはその回転速度に比例する。ここで、上記した
回転円柱２をとりまく粘性流体を、速度Ｕで移動
させた場合、前記回転円柱２には循環力Γに応じ
て流れに垂直方向の揚力Ｌが発生し（Magnus効
果）この揚力Ｌは下記式で求めることができる。

Ｌ＝ρ・Γ・Ｕ 但し、ρ：流体密度 つまり、揚力Ｌを測定すれば、上記式から流速
Ｕが求められ、よつてこの流速Ｕと流路Ｐの断面
積から流量を求めるものである。

以上述べた如く本考案は、流路中に設けられた
回転駆動される円柱と、該円柱の回転数調整機構
と、前記円柱に発生する揚力の検出機構と、該検
出機構による検出値を流量値に換算せしめる変換
機構とを具備して構成されている為、従来の流量
計では信頼性のある測定が不可能であつた最大測
定流量値の10％以下のところでも、その範囲内に
おける円柱の回転速度を10倍にすることにより、
最大測定流量値の１〜10％の範囲内は信頼性のあ
る確実な測定が可能となり有効測定範囲が大きく
なる。また本考案装置は、測定する流体の種類や
性状に左右されることなく、どのような流体にで
も適用出来、圧力損失も極めて小さい。更に本考
案装置は簡易な構造である為、故障が少なくかつ
メンテナンスも容易であるという極めて有益なる
効果を有する考案である。

〔実施例〕

直径500mmの流路内に、直径30mm、長さ100mmの
円柱を流路の下部より200mmの位置に第１図及び
第２図に示すような本考案装置を設置し、流体密
度ρが1000（Kg／m³）の水を流して流量の測定を
行なつた。この場合最大測定流量値の10〜100％
のところでは円柱を60（rpm）で回転させ、又０
〜10％のところでは600（rpm）で回転させた。

この場合の流量と揚力の関係を第３図に示す。

第３図より明らかな如く、本考案流量測定装置
を用いた場合には、有効測定範囲が最大測定流量
値の１〜100％までとなり、従来の流量計（10〜
100％）と比較して大きい事が確認できた。また
この場合の圧力損失は平均0.1％であつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る流量測定装置の一実施例
を示す概略説明図、第２図は同じく要部拡大図、
第３図は実施例における測定流量と揚力の関係図
である。 １は流量測定装置、２は円柱、３は回転数調整
機構、４は揚力検出機構、５は変換機構、Ｐは流
路、Ｌは揚力。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 流路中に流れと直角に設けられ駆動装置により
   回転する円柱と、該円柱の回転数調整機構と、前
   記円柱に発生する揚力の検出機構と、該検出機構
   により検出した揚力を流量値に換算する変換機構
   とを具備して成ることを特徴とする流量測定装
   置。