JPS6251405B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6251405B2 JPS6251405B2 JP15887882A JP15887882A JPS6251405B2 JP S6251405 B2 JPS6251405 B2 JP S6251405B2 JP 15887882 A JP15887882 A JP 15887882A JP 15887882 A JP15887882 A JP 15887882A JP S6251405 B2 JPS6251405 B2 JP S6251405B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- shaft
- hollow cylinder
- wall
- disk
- throttle
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/05—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
- G01F1/34—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by measuring pressure or differential pressure
- G01F1/36—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by measuring pressure or differential pressure the pressure or differential pressure being created by the use of flow constriction
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Volume Flow (AREA)
Description
この発明は、円環状絞り機構と差圧変換器とを
一体に構成した絞り流量計に関する。 公知のように、絞り流量計は、絞り機構の前後
の差圧を測定して流量を算出するもので、この差
圧は差圧変換器に導かれて直接機械的変位あるい
は空気圧または電気変換される。従来の絞り機構
としては、多くの種類のうち、同心オリフイス、
フローノズルおよびベンチユリー管が最も多く用
いられており、またこれらの絞り機構THと差圧
変換器TRとは第１図および第２図に示すように
別体に構成され、両者の間は導圧管ｃによつて接
続されている。 しかしながら、このような従来の絞り流量計に
あつては、絞りの開口部としてすべて中心部ある
いは偏心位置にある穴を利用しているので、直接
動圧や渦流などの影響を受け易く、また絞り機構
THと差圧変換器TRとは別体に構成されている
ため、両者の接続には導圧管ｃや第２図に示すよ
うなシールダイフラムSDなどの密封装置を必要
とし、構造、組立て、設置条件等が複雑なため、
製造コストも高く、計測取扱いも複雑であるとい
う欠点があつた。 この発明は、上記のような欠点に着目してなさ
れたもので、絞り機構として円円板を使用する環
状の絞り部分を採用し、円板の手前流入側には整
流板を設けて動圧や渦流の影響を少くし、また絞
り機構と差圧変換器とを一体に構成することによ
つて前記の欠点を解消しようとするものである。 以下、この発明を図面に基いて説明する。第３
図および第４図は、この発明の原理および一実施
例を示す図である。 まず構成を説明する。第３図において、Ｔは中
空円筒で、この円筒の中央に円筒の軸心を通る軸
Ｒに固定した円板Dkを設け、の円板の周囲と円
筒の内壁間に環状の絞り部Thを形成させてあ
る。軸Ｒの両端は円筒の両端を閉鎖する端壁の中
心に設けられた軸受Ｂによつて軸方向に摺動自在
に支持してある。ｌおよびＯはそれぞれ計測流体
の流入口および流出口である。Faは円板Dkの手
前流入側に設けた円板状の整流板で、流入流体の
動圧や渦流の影響をなくするためのもので、外周
は中空円筒Ｔの内壁に固定し、円板部の外周近く
には円周的に等間隔配置の複数個の流通開口を設
けてあり、また中心には軸Ｒの軸方向自由運動を
許す貫通口を有する。 絞りによつて発生する差圧（p1−p2）は円板Dk
に作用し、円板Dkの受圧面積をＡとすれば、推
力Ｆ＝（p1−p2）Ａを生ずる。 この力Ｆを計測することにより関係式、
一体に構成した絞り流量計に関する。 公知のように、絞り流量計は、絞り機構の前後
の差圧を測定して流量を算出するもので、この差
圧は差圧変換器に導かれて直接機械的変位あるい
は空気圧または電気変換される。従来の絞り機構
としては、多くの種類のうち、同心オリフイス、
フローノズルおよびベンチユリー管が最も多く用
いられており、またこれらの絞り機構THと差圧
変換器TRとは第１図および第２図に示すように
別体に構成され、両者の間は導圧管ｃによつて接
続されている。 しかしながら、このような従来の絞り流量計に
あつては、絞りの開口部としてすべて中心部ある
いは偏心位置にある穴を利用しているので、直接
動圧や渦流などの影響を受け易く、また絞り機構
THと差圧変換器TRとは別体に構成されている
ため、両者の接続には導圧管ｃや第２図に示すよ
うなシールダイフラムSDなどの密封装置を必要
とし、構造、組立て、設置条件等が複雑なため、
製造コストも高く、計測取扱いも複雑であるとい
う欠点があつた。 この発明は、上記のような欠点に着目してなさ
れたもので、絞り機構として円円板を使用する環
状の絞り部分を採用し、円板の手前流入側には整
流板を設けて動圧や渦流の影響を少くし、また絞
り機構と差圧変換器とを一体に構成することによ
つて前記の欠点を解消しようとするものである。 以下、この発明を図面に基いて説明する。第３
図および第４図は、この発明の原理および一実施
例を示す図である。 まず構成を説明する。第３図において、Ｔは中
空円筒で、この円筒の中央に円筒の軸心を通る軸
Ｒに固定した円板Dkを設け、の円板の周囲と円
筒の内壁間に環状の絞り部Thを形成させてあ
る。軸Ｒの両端は円筒の両端を閉鎖する端壁の中
心に設けられた軸受Ｂによつて軸方向に摺動自在
に支持してある。ｌおよびＯはそれぞれ計測流体
の流入口および流出口である。Faは円板Dkの手
前流入側に設けた円板状の整流板で、流入流体の
動圧や渦流の影響をなくするためのもので、外周
は中空円筒Ｔの内壁に固定し、円板部の外周近く
には円周的に等間隔配置の複数個の流通開口を設
けてあり、また中心には軸Ｒの軸方向自由運動を
許す貫通口を有する。 絞りによつて発生する差圧（p1−p2）は円板Dk
に作用し、円板Dkの受圧面積をＡとすれば、推
力Ｆ＝（p1−p2）Ａを生ずる。 この力Ｆを計測することにより関係式、
【式】（ここに、ｋは常数、ρは
流体密度）より、流量Ｑを求めることができる。
力Ｆの測は、軸Ｒの端部に当接して設けたひずみ
ゲージ、ばねＳなどの差圧変換器により軸Ｒのｘ
方向の変位を求めることによつて上記差圧を必要
信号に変換する。 第４図は、第３図の原理によ実際の一構成例の
縦断面図である。１は段付きの各内径を有する中
空円筒で、その円筒形壁にはそれぞれ両端部に近
く、半径方向に計測流体の流入口２および流出口
３を有する。４，４′は上記中空円筒の両端部を
閉鎖するように固定した各端壁である。中空円筒
１の内部には、中央１個の絞り用円板５および両
側に各ピストン６，６′を固定した軸７を円筒軸
心を通つて配設し、この軸７の両端は、それぞれ
端壁４，４′の中心に設けた軸受８，８′で、軸方
向に微少距離摺動自在に支持している。前記の各
ピストン６，６′はそれぞれ環状の円周ひだ９″を
有する可撓性の各ダイヤフラム９，９′を、リテ
ーナ１０，１０′によつて挾持し、それぞれナツ
ト１１，１１′で締付け固定している。上記各ダ
イヤフラム９，９′の外周縁１２，１２′をそれぞ
れ中心円筒１および各端壁４，４′との間に挾持
して密封的に固定してある。前記円板５の手前流
入側には、周囲に複数開口１３′と中心に軸７の
自由貫通口を有する円板状の整流板１３を、中空
円筒１の段付き内径中に固定してある。また軸７
の流出側端部に当接するように差圧変換器TRと
してのひずみゲージ１４を設けてカバー１５によ
つて保持し、端壁４′に固定してある。（このひず
みゲージ１４は、反対の流入側端部に設けること
もできる。）１６はひずみゲージ１４からの信号
取出し用リード線また１６，１６′は端壁４．
４′に設けた空気流通口である。 つぎに作用を説明する。 計測すべき流体は、流入口２より中空円筒１の
内部に導入され、整流板１３の各開口１３′を経
て円板５および円筒内壁間に形成された環状絞り
部分Thを通過し、流出口３に到る。このとき絞
り円板５の前後に発生する圧力p1，p2はそれぞれ
ダイヤフラム９，９′にも作用する。円板５の受
圧面積をＡ、ダイヤフラム９，９′の有効受圧面
積をＡDとするとき、円板５およびダイヤフラム
９，９′を固定した軸７には力Ｆ＝（p1−p2）（ＡD
−Ａ）が作用して、ＡD＞ＡのときＦは上流側方
向へ、またＡD＜ＡのときはＦは下流側方向へ軸
７を押付け、この力をひずみゲージ１４によつて
計測し、その出力信号はリード線１６を通じて図
外の流量指示部へ導く。 前記のひずみゲージ１４は、これに代えてば
ね、フオトダイオード、差動トランスなど、他の
公知の差圧変換器（変位―力変換装置）を用いて
もよい。 第５図は、他の実施例を示す。この例は第４図
における円板５による間筒壁間の環状絞り部分
Thに代えて、円板の厚さを大きくした円筒５ａ
によつて微細間隙を持つ環状円筒形の層流絞り部
分Thaの差圧を利用する流量計である。上記部分
と、整流板を省略した以外は、第４図と全く同様
の基本構成を有し、各同一構成はサフイツクスａ
付きの同一符号で示し、重複説明は省略する。 以上説明してきたように、この発明による流量
計は、その構成を、円筒形壁の両端部に近くそれ
ぞれ計測流体の流入口および流出口を備え、かつ
両端を閉鎖した中空円筒の内部に、軸心を通る一
軸を配設し、該軸の中央部に絞り用円板を固定し
て上記中空円筒内壁との間に環状絞り部分を形成
させ、かつ上記軸の両端を中空円筒端壁の中心に
設けた各軸受に、軸方向に摺動自在に支持し、さ
らに上記軸には、前記絞り用円板の両側に適当な
距離をへだて、環状の円周ひだを有する可撓性の
２個のダイヤフラムを配設して、その中心部およ
び外周縁をそれぞれ上記軸および中空円筒内壁に
固定し、また上記軸の一端または両端には、軸端
に当接して差圧変換器を設け、さらに前記絞り用
円板の流入側には、それぞれ周囲および中心部に
複数開口および軸貫通口を有する円板状の整流板
を配設し、その外周縁を前記中空円筒内壁に固定
する構造とすることによつて、絞り機構と差圧変
換器とを一体化したので、導圧管やシールダイヤ
フラム等の密封装置は不要となり、機構が極めて
簡素化されるので製造コストも低減し、また本来
の流体計測取扱いが容易となるという効果が得ら
れる。 さらに、ひずみゲージ等の差圧変換器は、流体
と全く接触することのない外部に設けられるの
で、流体による腐蝕や、もれのおそれが皆無とな
り、また流体圧力、流体温度等に関連がないの
で、変換器の置かれる空間の雰囲気温度のみを考
慮すればよいという利点がある。 さらにまた、流体に直接触れる部分は、例えば
316ステンレス鋼、モネルメタル、チタン、タン
タルなどの高耐腐蝕性材料の使用やテフロン被覆
等を実施し易い構造が実現されており、ダイヤフ
ラムの材質も、シリコンゴム、ニトリルゴム、弗
素ゴム等広い耐蝕、耐熱等の適材から選択するこ
とができ、またこれをピストンとリテーナによつ
て挾持固定することによつて極めて高い耐圧性が
得られ、100気圧程度の高圧流体にも適用し得る
利点がある。 このほか、軸は軸方向に自由に移動できるの
で、ひずみゲージ等の差圧変換器と絞り用円板と
の相対位置関係は、細かい調整を全く必要とせず
に差圧により自動的に当接位置へ移動するので、
組立調整が極めて容易であるという大きな特徴を
有する。また流体が逆方向に流れる場合にも、軸
の両端に差圧変換器を配設することによつて、両
方向に対して上記の特徴を確保することができ
る。 以上の諸特徴は、絞り機構に円筒を採用したと
きも全く同様に得られる。 叙上のように、この発明によつて、製造コス
ト、精度、取扱上等、総合的に極めて優れた流量
計を提供することができる。
力Ｆの測は、軸Ｒの端部に当接して設けたひずみ
ゲージ、ばねＳなどの差圧変換器により軸Ｒのｘ
方向の変位を求めることによつて上記差圧を必要
信号に変換する。 第４図は、第３図の原理によ実際の一構成例の
縦断面図である。１は段付きの各内径を有する中
空円筒で、その円筒形壁にはそれぞれ両端部に近
く、半径方向に計測流体の流入口２および流出口
３を有する。４，４′は上記中空円筒の両端部を
閉鎖するように固定した各端壁である。中空円筒
１の内部には、中央１個の絞り用円板５および両
側に各ピストン６，６′を固定した軸７を円筒軸
心を通つて配設し、この軸７の両端は、それぞれ
端壁４，４′の中心に設けた軸受８，８′で、軸方
向に微少距離摺動自在に支持している。前記の各
ピストン６，６′はそれぞれ環状の円周ひだ９″を
有する可撓性の各ダイヤフラム９，９′を、リテ
ーナ１０，１０′によつて挾持し、それぞれナツ
ト１１，１１′で締付け固定している。上記各ダ
イヤフラム９，９′の外周縁１２，１２′をそれぞ
れ中心円筒１および各端壁４，４′との間に挾持
して密封的に固定してある。前記円板５の手前流
入側には、周囲に複数開口１３′と中心に軸７の
自由貫通口を有する円板状の整流板１３を、中空
円筒１の段付き内径中に固定してある。また軸７
の流出側端部に当接するように差圧変換器TRと
してのひずみゲージ１４を設けてカバー１５によ
つて保持し、端壁４′に固定してある。（このひず
みゲージ１４は、反対の流入側端部に設けること
もできる。）１６はひずみゲージ１４からの信号
取出し用リード線また１６，１６′は端壁４．
４′に設けた空気流通口である。 つぎに作用を説明する。 計測すべき流体は、流入口２より中空円筒１の
内部に導入され、整流板１３の各開口１３′を経
て円板５および円筒内壁間に形成された環状絞り
部分Thを通過し、流出口３に到る。このとき絞
り円板５の前後に発生する圧力p1，p2はそれぞれ
ダイヤフラム９，９′にも作用する。円板５の受
圧面積をＡ、ダイヤフラム９，９′の有効受圧面
積をＡDとするとき、円板５およびダイヤフラム
９，９′を固定した軸７には力Ｆ＝（p1−p2）（ＡD
−Ａ）が作用して、ＡD＞ＡのときＦは上流側方
向へ、またＡD＜ＡのときはＦは下流側方向へ軸
７を押付け、この力をひずみゲージ１４によつて
計測し、その出力信号はリード線１６を通じて図
外の流量指示部へ導く。 前記のひずみゲージ１４は、これに代えてば
ね、フオトダイオード、差動トランスなど、他の
公知の差圧変換器（変位―力変換装置）を用いて
もよい。 第５図は、他の実施例を示す。この例は第４図
における円板５による間筒壁間の環状絞り部分
Thに代えて、円板の厚さを大きくした円筒５ａ
によつて微細間隙を持つ環状円筒形の層流絞り部
分Thaの差圧を利用する流量計である。上記部分
と、整流板を省略した以外は、第４図と全く同様
の基本構成を有し、各同一構成はサフイツクスａ
付きの同一符号で示し、重複説明は省略する。 以上説明してきたように、この発明による流量
計は、その構成を、円筒形壁の両端部に近くそれ
ぞれ計測流体の流入口および流出口を備え、かつ
両端を閉鎖した中空円筒の内部に、軸心を通る一
軸を配設し、該軸の中央部に絞り用円板を固定し
て上記中空円筒内壁との間に環状絞り部分を形成
させ、かつ上記軸の両端を中空円筒端壁の中心に
設けた各軸受に、軸方向に摺動自在に支持し、さ
らに上記軸には、前記絞り用円板の両側に適当な
距離をへだて、環状の円周ひだを有する可撓性の
２個のダイヤフラムを配設して、その中心部およ
び外周縁をそれぞれ上記軸および中空円筒内壁に
固定し、また上記軸の一端または両端には、軸端
に当接して差圧変換器を設け、さらに前記絞り用
円板の流入側には、それぞれ周囲および中心部に
複数開口および軸貫通口を有する円板状の整流板
を配設し、その外周縁を前記中空円筒内壁に固定
する構造とすることによつて、絞り機構と差圧変
換器とを一体化したので、導圧管やシールダイヤ
フラム等の密封装置は不要となり、機構が極めて
簡素化されるので製造コストも低減し、また本来
の流体計測取扱いが容易となるという効果が得ら
れる。 さらに、ひずみゲージ等の差圧変換器は、流体
と全く接触することのない外部に設けられるの
で、流体による腐蝕や、もれのおそれが皆無とな
り、また流体圧力、流体温度等に関連がないの
で、変換器の置かれる空間の雰囲気温度のみを考
慮すればよいという利点がある。 さらにまた、流体に直接触れる部分は、例えば
316ステンレス鋼、モネルメタル、チタン、タン
タルなどの高耐腐蝕性材料の使用やテフロン被覆
等を実施し易い構造が実現されており、ダイヤフ
ラムの材質も、シリコンゴム、ニトリルゴム、弗
素ゴム等広い耐蝕、耐熱等の適材から選択するこ
とができ、またこれをピストンとリテーナによつ
て挾持固定することによつて極めて高い耐圧性が
得られ、100気圧程度の高圧流体にも適用し得る
利点がある。 このほか、軸は軸方向に自由に移動できるの
で、ひずみゲージ等の差圧変換器と絞り用円板と
の相対位置関係は、細かい調整を全く必要とせず
に差圧により自動的に当接位置へ移動するので、
組立調整が極めて容易であるという大きな特徴を
有する。また流体が逆方向に流れる場合にも、軸
の両端に差圧変換器を配設することによつて、両
方向に対して上記の特徴を確保することができ
る。 以上の諸特徴は、絞り機構に円筒を採用したと
きも全く同様に得られる。 叙上のように、この発明によつて、製造コス
ト、精度、取扱上等、総合的に極めて優れた流量
計を提供することができる。
第１図および第２図は、従来の絞り流量計の構
成概要図、第３図および第４図は、それぞれこの
発明に係る絞り流量計の原理図および一実施例の
縦断面図、第５図は別の実施例を示す縦断面図で
ある。 １，Ｔ……中空円筒、２，ｌ……流入口、３，
Ｏ……流出口、４，４′……端壁、５，Dk……絞
り用円板、５ａ……絞り用円筒、６，６ａ……ピ
ストン、７，Ｒ……軸、８，８′，Ｂ……軸受、
９，９′……ダイヤフラム、９″……円周ひだ、１
２，１２′……外周縁、１３，Fa……整流板、１
４……ひずみゲージ、TH……絞り機構、Th……
環状絞り部分、Tha……環状円筒形絞り部分、
TR…差圧変換器。
成概要図、第３図および第４図は、それぞれこの
発明に係る絞り流量計の原理図および一実施例の
縦断面図、第５図は別の実施例を示す縦断面図で
ある。 １，Ｔ……中空円筒、２，ｌ……流入口、３，
Ｏ……流出口、４，４′……端壁、５，Dk……絞
り用円板、５ａ……絞り用円筒、６，６ａ……ピ
ストン、７，Ｒ……軸、８，８′，Ｂ……軸受、
９，９′……ダイヤフラム、９″……円周ひだ、１
２，１２′……外周縁、１３，Fa……整流板、１
４……ひずみゲージ、TH……絞り機構、Th……
環状絞り部分、Tha……環状円筒形絞り部分、
TR…差圧変換器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 円筒形壁の両端部に近くそれぞれ計測流体の
流入口および流出口を備え、かつ両端を閉鎖した
中空円筒の内部に、軸心を通る一軸を配設し、該
軸の中央部に絞り用円板を固定して上記中空円筒
内壁との間に環状絞り部分を形成させ、かつ上記
軸の両端を中空円筒両端壁の中心に設けた各軸受
に、軸方向に摺動自在に支持し、さらに上記軸に
は、前記絞り用円板の両側に適当な距離をへだ
て、環状の円周ひだを有する可撓性の２個のダイ
ヤフラムを配設して、その中心部および外周縁を
それぞれ上記軸および中空円筒内壁に固定し、ま
た、上記軸の一端または両端には、軸端に当接し
て差圧変換器を設け、さらに前記絞り用円板の流
入側には、それぞれ周囲および中心部に複数開口
および軸貫通口を有する円板状の整流板を配設
し、その外周縁を前記中空円筒内壁に固定して成
ることを特徴とする流量計。 ２ 絞り用円板は、厚さを大にして円筒とし、前
記中空円筒内壁との間に微細間隙を持つ環状円筒
形層流絞り部分を形成したことを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の流量計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15887882A JPS5948619A (ja) | 1982-09-14 | 1982-09-14 | 流量計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15887882A JPS5948619A (ja) | 1982-09-14 | 1982-09-14 | 流量計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5948619A JPS5948619A (ja) | 1984-03-19 |
| JPS6251405B2 true JPS6251405B2 (ja) | 1987-10-29 |
Family
ID=15681364
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15887882A Granted JPS5948619A (ja) | 1982-09-14 | 1982-09-14 | 流量計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5948619A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02109952A (ja) * | 1988-10-18 | 1990-04-23 | Morii Shokuhin Kk | はるさめ |
-
1982
- 1982-09-14 JP JP15887882A patent/JPS5948619A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5948619A (ja) | 1984-03-19 |
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