JP2602148Y2 - オリフィス流量検出端 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、流量検出に用いられる
差圧式流量計のなかのオリフィス流量計の検出端に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】複数の装置から構成されるプラントや設
備は、それらを管理運用するため、流量、圧力、温度等
の各種計測機器が取り付けられており、このうち流量検
出は最も必須で不可欠なものの一つである。

【０００３】この流量検出の方式として一般的でかつ多
用されているものとして差圧式流量計がある。これは、
気体又は液体が流れる導管内の一部分を縮小し、その前
後の圧力偏差分を計測し、この値から流動速度を算出，
計測するものであり、その構造が簡素であるにも拘ら
ず、比較的精度が高いという特徴を有している。

【０００４】この差圧式流量計のうち、導管の流路の縮
小をおこなう構造が、該導管の内径より小さな穴を開け
た円盤状の板（以下、オリフィスプレートと記す。）を
用いる、いわゆるオリフィス流量計が最も一般的に多く
実施されている。

【０００５】導管内を流れる流体は気体又は液体に拘ら
ず、性状が比較的安定し、かつ、状態変化がない場合
に、オリフィス流量計は比較的精度が高くその流動速度
（以下、流速と記す。）を計測できる。

【０００６】このオリフィス流量計における検出端（以
下、オリフィス流量検出端と記す。）は、大別して、オ
リフィスプレート、前圧伝達穴（流れ方向から見てオリ
フィスプレートの前側の圧力を導管外部に伝えるために
設けられた穴）、後圧伝達穴（オリフィスプレートの後
側の圧力を導管外部に取り出す穴）の３つの部分で構成
される比較的簡素な構造となっている。

【０００７】その反面、流体内に、微小径の粒子が混在
する場合や、流体自体が異質に変化し、これらが導管内
部に付着する（以下、スケーリングと記す。）場合に
は、特にオリフィスプレートの前後に設けてある２つの
圧伝達穴が、このスケーリングにより閉塞するため、利
用できないという問題を有している。

【０００８】

【考案が解決しようとする課題】この問題を解決するた
め、圧伝達穴の径を大きくするという提案がなされてい
るが、圧伝達穴の径を大きくすることは、オリフィス流
量計がオリフィスプレートでの前後の僅かな圧力差を検
出し利用する方式であるが故に、渦等流れの乱れに起因
する不必要な圧変動の影響を受け易くなり、計器の最も
重要とする精度を悪くするため、実質上は困難である。

【０００９】このため、オリフィスプレートの前後に、
導管の内面の全周に微小の隙間を設けた形状である、い
わゆるリングオリフィス流量検出端も提案されている
が、本方式においても、全周に渡っての均一な間隙や、
前後圧伝達穴、オリフィスプレート等を分割して製作し
なければならないこと等により複雑な構造であるだけで
でなく、最終的に導管の外部に伝達する穴は小口径であ
り、この部分の閉塞は回避できないため、根本的な解決
にはなっていない。

【００１０】これらの理由から、オリフィス流量計は、
簡素で精度が高いにも拘らず、スケールトラブルが想定
される箇所への適応が困難で、他の超音波流量計や渦流
量計等の複雑でかつ高度の方式を採用せざるを得なく、
大幅な使用箇所の制約を受けている。

【００１１】本考案は、以上の問題点に鑑みてなされた
ものであり、その目的は、スケーリングによるトラブル
が想定される流体の流量検出に対しても、従来のオリフ
ィス流量計の長所，性能を維持しつつ適応可能とするも
のであり、さらに詳しくは、オリフィス流量検出端の構
造の一部である前後圧伝達穴におけるスケールによる閉
塞を極めて起きにくくするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本考案者等はオリフィス
流量検出端のスケーリングによるトラブルの防止を達成
すべく鋭意検討した結果、オリフィスプレートの前後の
圧力を外部に伝達するための２つの圧伝達穴が、オリフ
ィスプレートに並行でスリット状であり、この形状を維
持しつつ差圧計への圧力伝達導管（以下、圧伝達導管と
記す。）に接続する構造にすれば以上の問題点を解決で
きることを見出し、本考案に至ったものである。すなわ
ち、本考案は、オリフィスプレートの前後の圧力を外部
に伝達するための圧伝達穴が、該オリフィスプレートに
並行でスリット状であり、この形状を維持しつつ差圧計
への圧力伝達導管に接続される構造であることを特徴と
するオリフィス流量検出端である。

【００１３】以下、本考案についてさらに詳細に説明す
る。

【００１４】本考案であるオリフィス流量検出端は、オ
リフィスプレートの前後の圧力を外部に伝達するための
圧伝達穴が、該オリフィスプレートに並行でスリット状
であり、この形状を維持しつつ差圧計への圧力伝達導管
に接続される構造である。

【００１５】圧伝達穴におけるスリットの長辺は、でき
るだけ長いほうが詰り（異物）対策に適しているが、長
辺を長くとると円周状に切削しているために、圧伝達管
がオリフィス本体に入る長さが短くなり、強度的に弱く
なり圧伝達管が破損するおそれがある。そのため、スリ
ットの長辺と圧伝達管の挿入長は、オリフィスフランジ
面の巾の約半分ずつとすることが好ましい。また、短辺
は、導管内を流れる流体の乱れ，渦等に起因する不必要
な圧変動の影響を起こさないために、従来の圧伝達穴径
（一般に２〜５ｍｍ程度）と同じ長さであることが好ま
しい。短辺の長さは導管の内径により決まる。

【００１６】該スリットの長辺は、圧伝達穴（内径）と
同じ長さでもよいが、流体の流れる導管中心部に向かっ
て次第に拡大することで、スケールによる詰りを防止す
る効果がある。なお、圧伝達穴を拡大（長辺）する場合
は、オリフィスの加工又は強度を考慮し決定すればよ
い。

【００１７】なお、スリット状である２つの圧伝達穴
は、別々に加工して組み合わせてもよいが、一体のブロ
ック形式となった構造にすることにより、取り付けの容
易さとガスケットパッキン数が半分となり漏れ箇所を減
らす効果があり、さらに、製作費が安価になるため好ま
しい。

【００１８】オリフィスプレートの前圧及び後圧を伝達
する２つのスリットは、この長辺の中心線が、導管内を
流れ方向から見て、この後接続される圧伝達管がお互い
接しない角度でずらす必要があるが、標準的には、９０
°（直角）〜１８０°（対面）の範囲が製作上，施工上
からも好ましい。

【００１９】オリフィスプレートには、導管と同心円
で、該導管の内径より小さい径の穴が開けてあるが、こ
の穴は、通常のオリフィス設計と同じように、流体物性
及び使用条件から計算で適宜決定すればよい。

【００２０】以下に図１を用いて本考案を説明するが、
本考案はこれに限定されるものではない。

【００２１】導管１には、オリフィスプレート２と、該
プレートの前後の圧力を導管外部に取り出すための前圧
伝達穴３及び後圧伝達穴４を一体化した、オリフィス流
量検出端５が挿入されている。

【００２２】オリフィスプレート２には、導管１と同心
円で、該導管１の内径より小さい径（以下、開口径と記
す。）の穴があけてあり、ここで流体の流れは一旦狭め
られ、通過後、再び元の導管１内径に沿った流れに復帰
するが、この流れの挙動により、流速に応じたオリフィ
スプレート２での前後の差圧が発生する。

【００２３】圧伝達穴３，４は、各々オリフィスプレー
ト２に最も近接した位置に、該オリフィスプレート２に
並行のスリット状で、しかも、この形状を維持しつつ圧
伝達管６に接続されている。

【００２４】スリットの長辺は、圧伝達管６に接合した
位置で、圧伝達管６の内径と同じ長さ以上の長さとし、
短辺は導管１内を流れる流体の流線の乱れ，渦等に起因
する不必要な圧変動の影響を起こさない程度の幅にす
る。

【００２５】該スリットの長辺は、流体の流れる導管中
心部に向かって、次第に拡大した形状で、その最大の長
辺の長さが導管１の内壁で最大となっている。

【００２６】さらに、この２つのスリット状の圧伝達穴
３，４は、この長辺の中心線が、導管内を流れ方向から
見て、９０°の角度でずらすことにより、圧伝達管６が
お互いに接しないようにしてある。

【００２７】２つの圧伝達穴３，４には各々圧伝達管６
が取り付けられており、これを通して差圧計に接続さ
れ、ここで計測されたオリフィスプレート２の前後の差
圧は、この値の平方根が流速に対して比例する関係を用
いて、流体の流通速度に演算される。

【００２８】

【実施例】以下に、本考案について実施例を用いてさら
に詳しく説明するが、本考案はこれに限定されるもので
はない。

【００２９】実施例 図１に示すようなオリフィス流量検出端を用いた。すな
わち、オリフィスプレート２、圧伝達穴３，４は、単一
の金属塊から研削により製作した。また、スリットの長
辺は６０．０ｍｍ幅とし、スリットの短辺は３ｍｍ幅と
し、開口径の大きさは６５．６７ｍｍとした。

【００３０】このオリフィス流量検出端を用いて、固着
性を有する微小径のスケールを含有した流体を、断面が
円形で一定径の導管１内に流通させて流量測定を行っ
た。

【００３１】その結果、測定精度も保て、なおかつ圧伝
達穴３，４部でのスケール等の詰りがなくなった。

【００３２】比較例 図２に示す従来のリングオリフィス流量検出端を用い
て、実施例と同様の方法により流量測定を行った。

【００３３】その結果、微小径のスケールが圧伝達穴を
閉塞し測定不能となっていた。

【００３４】

【考案の効果】本考案のオリフィス流量検出端を用いる
ことにより、微細なスケールが混入する流体に対して
も、圧伝達穴の閉塞等のトラブルが発生することなく精
度の高い流量測定が可能となる効果を有する。

【００３５】長期に使用した際も、導管と検出端を解体
することなしに、圧伝達管側からの清掃や保守が容易と
なる効果を有する。

【００３６】該検出端の構造が簡素であることから、オ
リフィスプレート、２つの圧伝達穴等が一体化できるこ
とから、従来のリングオリフィス流量検出端などに比
べ、導管への取り付け時に複数あった接合箇所が減少
し、この部分からの内容物（流体）の外部への漏洩の可
能性が大幅に軽減される効果を有する。

【００３７】従来のオリフィス流量計を用い、スケーリ
ングにより頻繁に保守を強いられている場合において
も、差圧式流量検出の方式を変更することなしに、本考
案のオリフィス流量検出端に転換するだけで、大幅な改
善が達成できる。

【００３８】以上詳細に説明したように、本考案である
オリフィス流量検出端は、対象とする流体がスケーリン
グし易い流体であってもオリフィス流量計測が可能とな
り、しかも、一連の構成が極めて簡素であり、低コスト
にできるだけでなく、保守・管理が極めて容易となる
等、産業分野で広範囲の利用がなされる極めて有意義な
考案である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案であるオリフィス流量検出端の構造を示
す図。

【図２】従来のリングオリフィス流量検出端の構造を示
す図。

【符号の説明】

１…導管 ２…オリフィスプレート ３…前圧伝達穴 ４…後圧伝達穴 ５…オリフィス流量検出端 ６…圧伝達管

Claims (3)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 気体又は液体の流量の検出を差圧式で、
   かつオリフィス方式で行う際に使用するオリフィス流量
   検出端において、オリフィスプレートの前後の圧力を外
   部に伝達するための圧伝達穴が、該オリフィスプレート
   に並行でスリット状であり、この形状を維持しつつ差圧
   計への圧力伝達導管に接続される構造であることを特徴
   とするオリフィス流量検出端。
2. 【請求項２】 スリット状である２つの圧伝達穴が、一
   体のブロック形式となった構造であることを特徴とする
   請求項１に記載のオリフィス流量検出端。
3. 【請求項３】 スリット状である２つの圧伝達穴におけ
   る長辺側が、流体の流れる導管の中心に向かって次第に
   拡大され、流体の本流に接する位置である内壁面で最大
   となることを特徴とする請求項１に記載のオリフィス流
   量検出端。