JP3182718B2

JP3182718B2 - 差圧流量計の温度検出装置およびその保護管

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Publication number: JP3182718B2
Application number: JP03621797A
Authority: JP
Inventors: 正吉菊池
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 1997-02-20
Filing date: 1997-02-20
Publication date: 2001-07-03
Anticipated expiration: 2017-02-20
Also published as: JPH10232152A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、絞り機構の前後に
圧力差を発生させ被測定流体の流量を測定する差圧流量
計の温度検出装置およびその保護管に関する。

【０００２】

【従来の技術】管路内を定常流で流れる液体、気体、蒸
気等の各種流体の流量測定に用いられる差圧流量計は、
絞り機構として通常ベンチュリー管、フローノズル、オ
リフィス等を用いて圧力差を発生させ、この差圧から流
量を測定している。すなわち、管路の途中に管路の断面
積を狭くする絞り機構を設けると、そこを被測定流体が
流れるとき、絞り機構の前後に圧力差が生じる。この圧
力差と流量との間にはある一定の関係があるので、差圧
を導圧管によって差圧計に導いて電気信号に変換し演算
することにより、その信号から管路内を流れる被測定流
体の流量を算出することができる。

【０００３】このような差圧流量計において、被測定流
体の質量重量を測定する場合、被測定流体の温度が変化
すると密度も変化するため、測定誤差が生じる。そのた
め、被測定流体の温度を温度検出装置によって検出し、
密度変化による誤差を補正している。その場合、管路中
を流れる被測定流体は、管路中心の流速が速く、管壁近
辺の流速が遅く、温度勾配を生じるため、温度検出装置
を通常細い棒状体に形成して管路内に突出させることに
より温度勾配による測定誤差を少なくするようにしてい
る。

【０００４】図７はこのような温度検出装置の従来の取
付構造を示す図で、（ａ）は温度検出装置２を測定管１
内に突出させて被測定流体３に直接接触させることによ
りシース型とした例、（ｂ）は筒体からなる保護管４に
よって温度検出装置２を保護した例を示す。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】差圧流量計の温度検出
装置としては、流体抵抗に対する強度と温度の検出精度
の両方を同時に満足させるものが要求されるが、未だそ
のような温度検出装置は存在しなかった。すなわち、図
７（ａ）に示す従来のシース型温度検出装置２において
は、温度検出装置２の後方に発生する渦や圧力反射によ
って破損するおそれがあるため、強度が要求されるとい
う問題があった。そこで、強度を高めるため測温部２ａ
を肉厚に形成すると、熱容量が大きくなり温度変化に対
する追従性が低下する。一方、同図（ｂ）に示す保護管
４によって保護した温度検出装置２においては、温度検
出装置２自体には強度が要求されず、測温部２ａを薄肉
に形成することができる利点を有する反面、測温部２ａ
が被測定流体３に直接接触していないため、温度変化に
対する追従性が低く、被測定流体３の温度測定にタイム
ラグが生じるという問題があった。

【０００６】本発明は上記した従来の問題を解決するた
めになされたもので、その目的とするところは、流体抵
抗に対する強度と温度の検出精度の両方を同時に満足さ
せることができるようにした差圧流量計の温度検出装置
およびその保護管を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、絞り機構を有する測定管内に突出して設け
られ被測定流体の温度を測定する差圧流量計の温度検出
装置において、前記測定管内に挿入される内端部の上流
側と下流側にそれぞれ少なくとも１つの流通孔を有し、
前記測定管内に突出する内端が開放した保護管によって
前記温度検出装置の周囲を覆うとともに、前記内端の上
流側に切り欠かれた受け口構造を設けたことを特徴とす
る。また、本発明は、差圧流量計の測定管内に突出して
設けられ被測定流体の温度を測定する温度検出装置の周
囲を覆う保護管において、前記測定管内に挿入される内
端部の上流側と下流側にそれぞれ少なくとも１つの流通
孔を有し、前記測定管内に突出する先端が開放するとと
もに、この先端の上流側周面に切り欠かれた受け口構造
を設けたことを特徴とする。

【０００８】本発明においては、温度検出装置の周囲を
覆う保護管を、周面に流通孔を有し、先端が開放された
管体で構成したので、被測定流体が保護管内に流入、流
出し温度検出装置と直接接触する。したがって、温度検
出装置の温度変化に対する追従性がよく、流体の温度を
正確に検出することができる。また、保護管は温度検出
装置を流体抵抗から保護するので、温度検出装置の測温
部を薄肉に形成することができ、この点からも温度の検
出精度を向上させることができる。保護管の流通孔は、
絞りとして機能し、流体圧を低くする。保護管の内側端
部は、被測定流体の上流側に切り欠かれた受け口構造を
形成することにより保護管内への流体の流入を容易にす
る。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に示す実施の
形態に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係る温
度検出装置とその保護管を備えた差圧流量計の一実施の
形態を示す断面図、図２は図１のII−II線断面図、図３
は温度検出装置とその保護管の取付構造を示す断面図で
ある。本実施の形態においては、絞り機構としてベンチ
ュリー型の差圧流量計に適用した例を示す。同図におい
て、差圧流量計１は、配管１２の直管部の途中にフラン
ジ接合された測定管１３を備えている。

【００１０】測定管１３は、絞り機構を構成するスロー
ト部（絞り穴部）１４と、このスロート部１４の両端に
軸線を一致させてそれぞれ連接された内径がＤの直管部
１５ａ，１５ｂとからなり、また直管部１５ａ，１５ｂ
の配管１２との接続側端部にはフランジ１６がそれぞれ
設けられている。スロート部１４は、内周断面形状が略
楕円の曲線で構成されることにより、両端開口部が最大
の穴径で、内部に向かうにしたがい水が自然落下すると
きの噴流曲線に近似した楕円曲線で減少し、中央が最小
の穴径ｄとされている。このようなスロート部１４を備
えた測定管１３においては、固体粒子等の堆積が少なく
スラリー流体の測定に好適である。また、圧力損失を少
なくしたり、絞り機構を短い管体内に纏めるときに有効
である。すなわち、従来のベンチュリー管の場合は、絞
り部の少なくとも上流側にテーパ部を設ける必要がある
ため、測定管１３の全長Ｌが長くなるが（Ｌ＝５Ｄ〜７
Ｄ）、上記のようなスロート部１４においては、スロー
ト部１４の直前に高圧側の圧力取出口１７を設けること
ができることから、テーパ管を必要とせず、測定管１３
の全長Ｌを短縮（Ｌ＝２．５Ｄ〜３．５Ｄ）することが
できる。このようなスロート部１４の上面には、低圧側
の圧力取出口１８が設けられ、前記高圧側の圧力取出口
１７とともに導圧管１９，２０を介して差圧計２１の高
圧側と低圧側にそれぞれ接続している。なお、測定管１
３としては、絞り機構として周面が楕円曲線からなるス
ロート部１４を備えたものに限らず、ベンチュリー管、
フローノズル、オリフィス等を用いたものであってもよ
いことは勿論である。

【００１１】一方、下流側の直管１５ｂは、図３に示す
ように周面に軸線と直交するように貫通して形成された
センサ取付孔２２を有し、このセンサ取付孔２２には測
定管１３内を流れる被測定流体３の温度を検出する温度
検出装置２とその保護管２３が管路内に突出するように
取付けられている。

【００１２】温度検出装置２は、適宜な外径を有する細
長い筒状のケース２４内に熱電対、測温抵抗体等を収納
した構造とされ、ケース２４の先端部が測温部２４ａを
構成している。そして、温度検出装置２は配線２５によ
って前記差圧計２１に接続されている。

【００１３】温度検出装置２を保護する前記保護管２３
は、前記ケース２４の外径より大きな内径を有し、両端
が開放する筒状体に形成され、直管１５ｂ内に位置付け
られる内端部には多数の小さな流通孔２７が規則的また
は不規則に形成されている。組み付けた状態では、測定
管１３内に突出する一端のみが開放されている。このた
め、保護管２３とケース２４間には、全周にわたって適
宜な隙間が形成されるとともに、被測定流体３の保護管
２３内への流入、および保護管外部への流出を可能にし
ている。流通孔２７の大きさは、被測定流体３が低圧流
体の場合大きく、高圧流体の場合小さく設定されること
が好ましい。なお、保護管２３は、組み付けられた状態
では、測定管１３内に突出する一端のみが開放し、外部
に突出する他端側が温度検出装置２によって気密に閉塞
される。

【００１４】また、保護管２３の測定管１３内に突出す
る先端部周面には、被測定流体３の上流側を受け口構造
とする切欠部２８が形成され、これによって保護管２３
内への被測定流体３の流入を容易にしている。保護管２
３の直管１５ｂとは反対側端部は、温度検出装置２とと
もに直管１５ｂの外部に突出されることにより外端部を
構成し、直管１５ｂの外周面に溶接によって固定された
筒状体からなる取付部材２９に溶接されている。なお、
前記ケース２４の基部２４ｂは、大径に形成されて保護
管２３の外端部内にＯリング３０を介して螺合されてい
る。

【００１５】このような構造からなる差圧流量計１０に
おいて、上流側の圧力Ｐ1 と下流側の圧力Ｐ2 を、導圧
管１９，２０を介して差圧計２１に導き、その差圧を検
出して電気信号に変換し、次式に基づいて演算処理する
ことにより測定管１３の管路内を流れる被測定流体３の
流量Ｑを算出することができる。

【００１６】

【数１】

【００１７】ただし、Ｆはスケールファクター、Ｔ1 は
設計上の流体の温度、Ｐ1 は設計上の高圧側圧力、ΔＰ
は発生差圧、ΔＰSPAN は流量レンジ１００Ｎｍ³／ｈに
対応する差圧である。

【００１８】測定においては、被測定流体３の温度が変
化すると、密度も変化するため測定誤差が生じる。そこ
で、被測定流体３の温度を温度検出装置２によって検出
し、次式によって流量を補正する。

【００１９】

【数２】

【００２０】だだし、Ｑ’は補正後の流量、Ｔ1’は測
定した流体の温度、Ｐ1’ は測定した上流側圧力であ
る。

【００２１】本発明においては、温度検出装置２の周囲
を覆う保護管２３に流通孔２７を形成し、被測定流体３
の流入、流出を可能にしているので、温度検出装置２を
シース型とすることができる。したがって、温度検出装
置２の温度変化に対する追従性がよく、被測定流体３の
温度を正確に検出することができる。また、保護管２３
は、下流側に発生する渦や圧力反射から温度検出装置２
を保護しているので、温度検出装置２のケース２４の測
温部２４ａを薄肉に形成することができ、この点からも
温度の検出精度を向上させることができる。また、保護
管２３の流通孔２７は、保護管２３内に流入する流体に
対して絞りとして機能するため、温度検出装置２に対し
て大きな流体圧が作用するおそれもなく、ケース２４を
一層薄肉化することができる。さらに、保護管２３の先
端部に設けられる切欠部２８は、被測定流体３の上流側
に切り欠かれることにより被測定流体３に対して受け口
構造を形成しているので、保護管２３内への被測定流体
３の流入を一層容易にする。

【００２２】ここで、保護管２３としては、温度検出装
置２を流体抵抗から保護する機能と、被測定流体３の流
入、流出を円滑に行なわせる機能を有するものであれば
よいため、種々の変形、変更が可能である。例えば、保
護管２３に形成される流通孔２７を全周に規則的または
不規則に複数個形成する代わりに、図４（ａ）に示すよ
うに上流側と下流側にそれぞれ１つずつ設けたり、ある
いは同図（ｂ）に示すように上流側に１つ、被測定流体
３の流れ方向と直交する両側面にそれぞれ１つずつ設け
てもよい。

【００２３】また、保護管２３の断面形状を、図４に示
すように被測定流体３の流れ方向に長い長円形に形成す
ると、流体抵抗を小さくすることができ、渦の発生を少
なくすることができる。

【００２４】また、保護管２３の受け口構造としては、
図５に示すように下流側に斜めに切り欠かれた切欠部３
１としてもよい。

【００２５】さらに、図６（ａ）、（ｂ）に示すように
保護管２３を外径が異なる多孔管からなる内管３３と外
管３４とで２重管構造とし、外管３４（もしくは内管３
３）を回動させて流通孔２７の有効断面積を流体圧に応
じて変更し得るようにしたものであってもよい。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る差圧流
量計の温度検出装置およびその保護管は、被測定流体の
上流側および下流側にそれぞれ少なくとも１つの流通孔
を有し、測定管内に突出する内端が開放された保護管に
よって温度検出装置の周囲を覆ったので、温度検出装置
を被測定流体に直接接触するシース型とすることがで
き、被測定流体の温度を正確に検出することができる。
また、保護管により温度検出装置を渦や圧力反射から保
護しているので、温度検出装置を薄肉に形成することが
でき、この点からも温度の検出精度を向上させることが
できる。また、保護管の流通孔は、被測定管の流入、流
出を容易にするとともに、流入する流体に対して絞りと
して機能するため、温度検出装置に対して大きな流体圧
が作用するおそれもなく、温度検出装置の薄肉化を可能
にする。さらに、保護管の先端部に設けられる受け口部
は、保護管内への被測定流体の流入を一層容易にする。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る温度検出装置とその保護管を備
えた差圧流量計の一実施の形態を示す断面図である。

【図２】図１のII−II線断面図である。

【図３】温度検出装置とその保護管の取付構造を示す
断面図である。

【図４】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ保護管の他の実施
の形態を示す断面図である。

【図５】保護管の他の実施の形態を示す一部の断面図
である。

【図６】（ａ）は保護管のさらに他の実施の形態を示
す断面図、（ｂ）は流通孔の有効断面積を示す図であ
る。

【図７】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ従来の温度検出装
置とその保護管の取付構造を示す断面図である。

【符号の説明】

２…温度検出装置、３…被測定流体、１０…差圧流量
計、１３…測定管、１４…スロート部、２３…保護管、
２４…ケース、２７…流通孔、２８…切欠部。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】絞り機構を有する測定管内に突出して設
けられ被測定流体の温度を測定する差圧流量計の温度検
出装置において、前記測定管内に挿入される内端部の上流側と下流側にそ
れぞれ少なくとも１つの流通孔を有し、前記測定管内に
突出する内端が開放した保護管によって前記温度検出装
置の周囲を覆うとともに、前記内端の上流側に切り欠か
れた受け口構造を設けたことを特徴とする差圧流量計の
温度検出装置。
【請求項２】差圧流量計の測定管内に突出して設けら
れ被測定流体の温度を測定する温度検出装置の周囲を覆
う保護管において、前記測定管内に挿入される内端部の上流側と下流側にそ
れぞれ少なくとも１つの流通孔を有し、前記測定管内に
突出する先端が開放するとともに、この先端の上流側に
切り欠かれた受け口構造を設けたことを特徴とする温度
検出装置の保護管。