JP2004132929A - 流量計測装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】流体通路5の流量検出手段6よりも下流側に、逆方向の流れを抑制するとともに、順方向には流体を拡散する流れを与える圧力変動制御弁7と、この圧力変動制御弁7の移動を抑制する制動部材を備え、脈動時に圧力変動制御弁7の弁体7bが振動するのを抑制することにより、安定した弁体位置を保持し、圧力変動制御弁7の流体抵抗で脈動を減衰させる。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスなどの流量を計測する流量計測装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来のこの種の流量計測装置を、図10に基づいて説明する。図において、流体通路1の一部に超音波式のような流量検出手段2を備えて流量を計測する。
【0003】
流れに周期的な変動がある場合には、計測のタイミングによって流量測定値にバラツキが生じる。例えば家庭用ガス消費量を計量するガスメータでは、近くでガスエンジンが運転されると圧力変動が発生する。
【0004】
このため圧力変動を緩衝するため、弾性復元性を有する弁体3を利用した脈動吸収装置4を設け、脈動を低減することが行われている(例えば、特開平11−281435号公報)。
【0005】
【特許文献1】
特開平11−281435号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来の流量計測装置では、脈動吸収装置が圧力変動によって振動し脈動を吸収する事が不十分であるという欠点があった。
【0007】
本発明は、このような従来の課題を解決するもので、脈動などに確実に対応し精度の高い流量計測を行うことを目的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、流体通路の流量を検出する流量検出手段と、流体通路の下流側に配置され、逆方向の流れを抑制するとともに、順方向には流体を拡散する流れを与える圧力変動制御弁と、この圧力変動制御弁の移動を抑制する制動手段とを備えたもので、逆方向の流れを防止して脈動する圧力変動を抑制し、流れの乱れを生じさせず正確な流量計測ができるようにしたものである。
【0009】
【発明の実施の形態】
上記目的を達成するために本発明は、流体通路の流量を検出する流量検出手段と、前記流体通路の下流側に配置され、逆方向の流れを抑制するとともに、順方向には流体を拡散する流れを与える圧力変動制御弁と、圧力変動制御弁の移動を抑制する制動手段を備えたもので、脈動による圧力変動を抑制したものである。
【0010】
上記制動手段は、圧力変動制御弁に摩擦力を与えて制動することで圧力変動を抑制する。
【0011】
また制動手段は、圧力変動制御弁の弁軸の周囲に設けられた弾性体で構成されるもので、摩擦力を均等に与えて圧力変動の吸収性を高める。
【0012】
また制動手段は、流体の圧縮効果を応用したもので、流体の圧縮による制動効果で圧力変動制御弁の脈動を防止したものである。
【0013】
また制動手段は、弾性体の膜で構成されるもので、膜の弾性により圧力変動制御弁の脈動を防止したものである。
【0014】
また制動手段は、蛇腹状の膜で構成されるもので、小さな制動力を与え、微弱な脈動も吸収する。
【0015】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
【0016】
(実施例1)
図1において、流体通路5に流量検出手段6を設け通路の流量を検出するようにしてある。
【0017】
流量検出手段6は流れの上流側と下流側に、例えば超音波を使用した音波送受信器6aと6bをそれぞれ配置し、上流から下流への音波の伝搬時間と、下流から上流への音波伝搬時間の時間差から流量を算出するもので、詳細は後述する。
【0018】
流量検出手段6の下流には弁座7aと弁体7bからなる圧力変動制御弁7が設けられている。
【0019】
次に動作について述べる。図1において、圧力変動制御弁7は流量検出手段6の下流側に設けられており、順方向に流体が流れると弁体7bを上方向に弁体7bの重量に対抗して押し下げ、弁を開く。
【0020】
流れがないときには弁体7bは自身の重量で弁座7aを塞いでいるが、順方向の流れ(矢印の方向)では圧力差によって図のように弁体7bが押し上げられ弁を開く。
【0021】
順方向の流れが大きくなると弁体7bの開度はさらに大きくなり、圧力損失は増加を抑制する。
【0022】
圧力変動によって逆方向の流れが発生すると、弁体7bは下向きの力を受けて弁座7aを強く塞いで流れを止める。
【0023】
すなわち、流体通路に平均的な流れがない場合や平均的に小流量の場合には、圧力変動によって発生する逆流を防止し、また順方向の流れも弁体7bの開度が小さいために抑制され、脈動的な流れは低減され、その結果、流量検出手段6の値も大きく変動せず、平均流量を算出できる。
【0024】
また、流体通路5に大流量が流れた場合には、弁体7bに発生する差圧が大きくなるので、弁体7bは図の上方向に変位して開度を大きくし、圧力損失の増大を抑制する。
【0025】
このとき、圧力変動が発生すると弁体7bの開度が大きいため、圧力変動を抑制する効果が小さく、流量誤差を発生するが、平均流量が大きいところから、相対的に誤差の比率は小さく、問題にならない。
【0026】
なお、弁体7aの開度が大きくなり過ぎる場合には最大開度を規制するストッパ−(図示せず)をつけることができる。
【0027】
図2は音波による流量検出手段の詳細を示したもので、8は音波に基づく信号を処理し演算する流量演算手段、9は送信回路、トリガ手段10によって第1の音波送受信器6aを駆動し、第2音波送受信器6bに向け、すなわち上流から下流に音波を送信する。
【0028】
増幅回路11は第2音波送受信器bで受信した信号を増幅し、この増幅された信号は基準信号と比較回路12で比較され、基準信号以上の信号が検出された後、繰り返し手段13で再度トリガ手段10から送信が行われ、上記の送受信を所定の回数を繰り返した後の時間をタイマカウンタのような計時手段14で求める。
【0029】
次に切換手段15で第1音波送受信器6aと第2音波送受信器6bの送受信を切り換えて、第2音波送受信器6bから第1音波送受信器6a、すなわち下流から上流に向かって音波信号を送信し、この送信を前述のように繰り返し、その時間を計時する。
【0030】
そして、その時間差から管路の大きさや流れの状態を考慮して流量演算手段8で流量値を求める。
【0031】
図3は圧力変動制御弁7の詳細を示し、Oリングのようなゴムの弾性体7cを弁体7bの弁軸7dの周囲に配置している。
【0032】
この弾性体7cは弁軸7dに接触して、この弁軸7dの動きに摩擦力を付与する。
【0033】
この状態で脈動が発生すると、逆方向(図の上から下方向)の流れを防止するので脈動を抑えることができる。
【0034】
図4は流れが発生してその差圧により弁体7bが上方向に開動している状態で、小流量ではわずかな隙間が生じて流体を流すことができる。
【0035】
この状態で脈動が発生すると脈動1周期の間には順方向(下から上方向)の流れの時と逆方向の流れの時とがある。
【0036】
順方向の時には弁体7bを上方向に開く力が発生するが、弾性体7cによる摩擦力があるため、上記弁体7bは動かない。
【0037】
したがって脈動による流れは弁体7bの隙間が小さいので、この流体抵抗により脈動を減衰させる作用を発揮するものである。
【0038】
脈動のレベルが小さくなると、流量検出手段6での計測も変動が少なくなり安定した流量計測を行うことができる。
【0039】
流量がさらに大きくなると弁体7bの差圧によって発生する力が摩擦力より大きくなり、同弁体7bをさらに開いて圧力損失を低減させて大きな流量を流すことが可能になる。
【0040】
このときに脈動が発生しても流量が大きいので脈動が与える相対的な影響は小さくなり流量検出手段6の値は比率としては大きな誤差にはならない。
【0041】
(実施例2)
図5は弁体7bに摩擦力を与える他の実施例を示したもので、弁軸7dに摩擦力を与えるものとしてリング7eで構成したものである。
【0042】
このリング7eは樹脂材料のような弾性率の低い材料でつくられており、その一部分を斜めに切断し、全体の復元力で摩擦力を発生する。
【0043】
(実施例3)
図7は制動を与えるものとしてダイアフラムのような膜を弾性体7fとして使用したものである。
【0044】
ゴムのような弾性体7fを使用すれば、その剛性力のみで制動力を得ることができるが、圧力室7gを形成することによりダンパ機構の作用を持たせている。
【0045】
すなわち弁体の移動により圧力室7gの流体が圧縮または膨張させられるときに発生する圧力(流体バネ)を制動用として利用するものである。この制動の力は弾性体7gの一部に小孔を設けることにより調節できる。
【0046】
(実施例4)
図8は弾性体7hを蛇腹で構成したものであり、多段に折り曲げることにより小さな力で変位することができる。したがって小さい制動力を発生させることができ、気体のような小さな差圧で動作するものに適している。
【0047】
(実施例5)
図9は制動力として板状の弾性体7iの一端を固定し、他端の弁軸7dに垂直に作用させたもので、弾性体7iと弁軸7dとの摩擦力によって制動するものである。
【0048】
弾性体7iとして金属のバネ材料が一般的であるが、小さい制動力を得る場合には樹脂材料を用いても良い。また板材料に限らず線材料でも可能である。
【0049】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように本発明は、流体通路と、流体通路の流量を検出する流量検出手段と、流体通路の上流側に、逆方向の流れを抑制するとともに順方向には流体を拡散する流れを与える圧力変動制御弁と、圧力変動制御弁の移動を抑制する制動手段を備えたので、脈動時に弁体が振動的に移動するのを抑制して安定した弁体位置を保持し、したがって、弁体の流体抵抗により脈動を減衰させ、変動の小さい安定した流量計測値を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1の流量計測装置の断面図
【図2】同装置における流量検出手段のブロック図
【図3】同装置の圧力変動制御弁の弁閉時の断面図
【図4】同装置の圧力変動制御弁の弁開時の断面図
【図5】本発明の実施例2の流量計測装置の圧力変動制御弁の詳細図
【図6】(a)弾性体の上面図
(b)同弾性体の正面図
【図7】本発明の実施例3の流量計測装置の圧力変動制御弁の断面図
【図8】本発明の実施例4の流量計測装置の圧力変動制御弁の断面図
【図9】本発明の実施例5の流量計測装置の圧力変動制御弁の断面図
【図10】従来の流量計測装置を示す断面図
【符号の説明】
5 流体通路
6 流量検出手段
7 変動圧力制御弁
7b 弁体
7c、7e、7f、7h、7i 弾性体
Claims (6)
- 流体通路と、前記流体通路の流量を検出する流量検出手段と、前記流体通路の下流側に配置され、逆方向の流れを抑制するとともに、順方向には流体を拡散する流れを与える圧力変動制御弁と、前記圧力変動制御弁の移動を抑制する制動手段とを備えた流量計側装置。
- 制動手段は、摩擦力による制動を付与する請求項1記載の流量制御装置。
- 制動手段は、圧力変動制御弁の弁軸の周囲に設けられた弾性体で構成された請求項2記載の流量計側装置。
- 制動手段は、流体の圧縮作用によるダンパ機構で構成された請求項1記載の流量計側装置。
- 制動手段は、弾性を有する膜で構成された請求項4記載の流量計側装置。
- 制動手段は、蛇腹状の膜で構成された請求項4〜5いずれか1項記載の流量計側装置。
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JP2002300103A JP4389439B2 (ja) | 2002-10-15 | 2002-10-15 | 流量計測装置 |
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- 2002-10-15 JP JP2002300103A patent/JP4389439B2/ja not_active Expired - Fee Related
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