JP3197016B2 - 流体流装置 - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は流体流装置に関し、特に流体流量計と流体混
合機と流体分散装置に関する。
合機と流体分散装置に関する。
背景技術 米国特許第4,638,672号と第4,812,049号と第5,363,69
9号は流体流量計と流体分散混合装置を開示し、これら
の装置は独特の静止した流体流変位部材により特徴付け
られている。この流体流変位部材は、導管内に対称的に
取付けられ、変位部材と導管の内表面との間で形成され
る領域内で導管を通る流体流を線形化するのと、変位部
材から上流側と下流側の双方の導管内で流体流の速度分
布を均一にするのに有効である。本装置は導管内の流体
流の状態を高い信頼性で測定することを保証し、また、
流体および／または粒状物質を含む流体の均一な配合と
分散とを配慮したものである。
9号は流体流量計と流体分散混合装置を開示し、これら
の装置は独特の静止した流体流変位部材により特徴付け
られている。この流体流変位部材は、導管内に対称的に
取付けられ、変位部材と導管の内表面との間で形成され
る領域内で導管を通る流体流を線形化するのと、変位部
材から上流側と下流側の双方の導管内で流体流の速度分
布を均一にするのに有効である。本装置は導管内の流体
流の状態を高い信頼性で測定することを保証し、また、
流体および／または粒状物質を含む流体の均一な配合と
分散とを配慮したものである。
この独特の流体流量計と混合機は、上記特許の所有者
であり本発明の譲り受け人であるカリフォルニア州ヘメ
ットのマッククロメーター（McCrometer）・インコーポ
レイテッドの登録商標「ヴィーコーン（Ｖ−CONE）」の
下で製造、販売されている。
であり本発明の譲り受け人であるカリフォルニア州ヘメ
ットのマッククロメーター（McCrometer）・インコーポ
レイテッドの登録商標「ヴィーコーン（Ｖ−CONE）」の
下で製造、販売されている。
「ヴィーコーン」装置の流体流変位部材は、大端部に
おいて接合された通常円錐形の二つの錐台からなり、導
管の個別化された部分の中に同軸に取付けられている。
錐台は、上記個別化された部分の軸および流体流の方向
と実質上直角をなし、それらの外面が導管部の内表面か
ら内側に対称的に間隔があけられた状態で、取付けられ
ている。導管部の大きさに対する変位部材の寸法に左右
されるが、変位部材は、流量の予め決定された範囲に渡
って導管部を通る流体流を線形化するのに有効である。
おいて接合された通常円錐形の二つの錐台からなり、導
管の個別化された部分の中に同軸に取付けられている。
錐台は、上記個別化された部分の軸および流体流の方向
と実質上直角をなし、それらの外面が導管部の内表面か
ら内側に対称的に間隔があけられた状態で、取付けられ
ている。導管部の大きさに対する変位部材の寸法に左右
されるが、変位部材は、流量の予め決定された範囲に渡
って導管部を通る流体流を線形化するのに有効である。
変位部材は、通常、溶接によって、二つの錐台を大き
い方の端部において互いに接合することによって作られ
る。上流方向に面した錐台は、通例、上流側の小さい方
の端部において、例えば溶接によってパイプまたはチュ
ーブに接合されている。該パイプまたはチューブは、変
位部材を貫いて下流側の面まで伸び、パイプまたはチュ
ーブを通して圧力の測定を行ったり、導管を通る第一の
流体流と混合するために第二の流体が導入される。パイ
プまたはチューブは、外側に曲がり、変位部材より上流
側の導管部の壁を貫いて伸びている。パイプまたはチュ
ーブは、例えば溶接によって導管部の壁に接合されてい
て、好都合にも、変位部材を導管部内に同軸に取付ける
手段として役立つ。
い方の端部において互いに接合することによって作られ
る。上流方向に面した錐台は、通例、上流側の小さい方
の端部において、例えば溶接によってパイプまたはチュ
ーブに接合されている。該パイプまたはチューブは、変
位部材を貫いて下流側の面まで伸び、パイプまたはチュ
ーブを通して圧力の測定を行ったり、導管を通る第一の
流体流と混合するために第二の流体が導入される。パイ
プまたはチューブは、外側に曲がり、変位部材より上流
側の導管部の壁を貫いて伸びている。パイプまたはチュ
ーブは、例えば溶接によって導管部の壁に接合されてい
て、好都合にも、変位部材を導管部内に同軸に取付ける
手段として役立つ。
材料の接合に対する要求事項のために、「ヴィーコー
ン」計量器と混合機の製造は全く労働集約的になってい
る。さらに、取付けパイプまたはチューブは、変位部材
より上流側に設置されているため、流体流の速度を線形
化するつもりの流体流の領域内に異常な状態を持ち込む
可能性がある。
ン」計量器と混合機の製造は全く労働集約的になってい
る。さらに、取付けパイプまたはチューブは、変位部材
より上流側に設置されているため、流体流の速度を線形
化するつもりの流体流の領域内に異常な状態を持ち込む
可能性がある。
また、現在製造されているように、個別の流量計とそ
れに付随する検出器が、流体流の線形化と測定のために
要求される様々な大きさの流量計毎に、それぞれの流量
の範囲に渡って必要とされている。
れに付随する検出器が、流体流の線形化と測定のために
要求される様々な大きさの流量計毎に、それぞれの流量
の範囲に渡って必要とされている。
このように、「ヴィーコーン」計量器と混合機は、今
まで産業の要求を効果的かつ効率的に満たし、広範囲に
及ぶ支持と商業上の成功を得てきたが、改良の余地は常
にある。
まで産業の要求を効果的かつ効率的に満たし、広範囲に
及ぶ支持と商業上の成功を得てきたが、改良の余地は常
にある。
発明の開示 本発明の目的は、上に列挙された特許に開示された装
置および「ヴィーコーン」流量計と流体混合分散装置の
市販の実施例に関して、幾つかの点において改善を行な
うことである。
置および「ヴィーコーン」流量計と流体混合分散装置の
市販の実施例に関して、幾つかの点において改善を行な
うことである。
第１の点においては、材料の接合を必要としない流体
流装置、例えば一構成物または部品を他の構成物または
部品に溶接したり確実に固定したりする手段を必要とし
ない上記種類の流体流装置を提供することが本発明の目
的である。
流装置、例えば一構成物または部品を他の構成物または
部品に溶接したり確実に固定したりする手段を必要とし
ない上記種類の流体流装置を提供することが本発明の目
的である。
もう１つの点においては、今まで可能であると考えら
れていた範囲よりも広い範囲の材料から上記流体流装置
を製造することが本発明の目的である。
れていた範囲よりも広い範囲の材料から上記流体流装置
を製造することが本発明の目的である。
第２の点においては、流体流変位部材が取外し可能且
つ交換可能に導管部に取付けられ、したがって、導管部
を通る異なる流体および流体流の異なる範囲に適応する
ために、所定の変位部材は１つ以上の異なる変位部材に
よって取り外され交換される上記種類の流体流装置を提
供することが本発明の目的である。この点では、導管の
単一部分すなわち単一の計量器胴部は、計量器胴部を通
る様々な液体やガスおよび広範囲の流れを収容するため
に、様々な変位部材と共に使用される。
つ交換可能に導管部に取付けられ、したがって、導管部
を通る異なる流体および流体流の異なる範囲に適応する
ために、所定の変位部材は１つ以上の異なる変位部材に
よって取り外され交換される上記種類の流体流装置を提
供することが本発明の目的である。この点では、導管の
単一部分すなわち単一の計量器胴部は、計量器胴部を通
る様々な液体やガスおよび広範囲の流れを収容するため
に、様々な変位部材と共に使用される。
第３の点においては、変位部材から下流の位置で変位
部材を支持し、これによって計量器胴部と変位部材の間
の領域内の流れの乱れを排除することが、本発明の目的
である。このような領域における乱れの排除は、より均
一で安定した流体流を保証し、したがって、より安定し
た信頼性の高い正確な測定を保証する。
部材を支持し、これによって計量器胴部と変位部材の間
の領域内の流れの乱れを排除することが、本発明の目的
である。このような領域における乱れの排除は、より均
一で安定した流体流を保証し、したがって、より安定し
た信頼性の高い正確な測定を保証する。
第４の点においては、変位部材に以前には必要とした
測定用タップまたはその他の孔や通路を不要にするべ
く、導管すなわち計量器胴部の壁を貫く流測定タップを
提供することが本発明の目的である。この目的の達成
は、他の目的の達成に寄与し且つ促進すると共に、製造
するのに比較的容易で作動時に非常に信頼性の高い流体
流装置を提供する。
測定用タップまたはその他の孔や通路を不要にするべ
く、導管すなわち計量器胴部の壁を貫く流測定タップを
提供することが本発明の目的である。この目的の達成
は、他の目的の達成に寄与し且つ促進すると共に、製造
するのに比較的容易で作動時に非常に信頼性の高い流体
流装置を提供する。
更に別の点においては、装置内には停滞領域がなく、
流体は強制されて流れが停滞することなく装置を通って
滑らかに且つ連続的に流れる流体流装置を提供すること
が本発明の目的である。したがって、このことによっ
て、衛生環境すなわち衛生が最も重要な領域および条件
下で上記装置を使用できる。
流体は強制されて流れが停滞することなく装置を通って
滑らかに且つ連続的に流れる流体流装置を提供すること
が本発明の目的である。したがって、このことによっ
て、衛生環境すなわち衛生が最も重要な領域および条件
下で上記装置を使用できる。
本発明のこれらの目的と他の目的および利点は、上記
流体流装置の特殊な構造様式によって達成されており、
上記流体流装置の目下好適な実施形態は添付の図面と共
に説明される。
流体流装置の特殊な構造様式によって達成されており、
上記流体流装置の目下好適な実施形態は添付の図面と共
に説明される。
図面の簡単な説明 図１は、本発明の好適な実施形態の流体流変位部材の
側面図である。
側面図である。
図２は、変位部材の背面図である。
図３は、本発明の好適な実施形態の計量器胴部を構成
する導管部の垂直縦断面図である。
する導管部の垂直縦断面図である。
図４は、計量器胴部の背面図である。
図５は、パイプラインに取付けられ、流体流の測定に
使用するために、つまり流体流量計として使用するため
に備えられた本発明の好適な実施形態の垂直縦断面図で
ある。
使用するために、つまり流体流量計として使用するため
に備えられた本発明の好適な実施形態の垂直縦断面図で
ある。
発明を実施するための最良の形態 以下は、発明者が発明を実施するための最良の形態で
あると現在考える流体流量計の好適な実施形態の詳細な
説明である。その中の修正と変更は、説明が進むにつれ
て当業者に明らかになる。
あると現在考える流体流量計の好適な実施形態の詳細な
説明である。その中の修正と変更は、説明が進むにつれ
て当業者に明らかになる。
まず、図５を参照すると、広く10で示される本発明の
流体流量計はパイプラインまたは他の流体流導管内に取
付けられるようになっていて、パイプラインまたは導管
は、両端にボルト締めフランジ14を持つパイプ部12から
なるとして表されている。流量計19は、計量器胴部20
と、上記胴部内に同軸で取付けられた流体流変位装置40
とから構成される。計量器胴部20は、本来、パイプまた
は導管の部分から構成され、例えば、例示されたパイプ
部12のフランジ14間のような２つのパイプ部間にボルト
で締められるか、または別の方法で固定されるようにな
っている。計量器胴部は、好ましくは所謂ウエハ設計が
よく、フランジの間に延在すると共にフランジを互いに
連結し円周方向に間隔のあけられたボルト16（一つだけ
図示）によって、フランジ14間に容易に閉じ込められ
る。計量器胴部は心出しされてパイプ部12と軸方向に一
直線に並べられる。
流体流量計はパイプラインまたは他の流体流導管内に取
付けられるようになっていて、パイプラインまたは導管
は、両端にボルト締めフランジ14を持つパイプ部12から
なるとして表されている。流量計19は、計量器胴部20
と、上記胴部内に同軸で取付けられた流体流変位装置40
とから構成される。計量器胴部20は、本来、パイプまた
は導管の部分から構成され、例えば、例示されたパイプ
部12のフランジ14間のような２つのパイプ部間にボルト
で締められるか、または別の方法で固定されるようにな
っている。計量器胴部は、好ましくは所謂ウエハ設計が
よく、フランジの間に延在すると共にフランジを互いに
連結し円周方向に間隔のあけられたボルト16（一つだけ
図示）によって、フランジ14間に容易に閉じ込められ
る。計量器胴部は心出しされてパイプ部12と軸方向に一
直線に並べられる。
上記胴部20は内腔すなわち通り孔22を持ち、上記内腔
すなわち通り孔22はパイプライン12の一部を形成して用
いられ、パイプライン12を通る連続的な流体流の流路を
構成する。矢印で示したように、流体流の方向は図に見
られるとおり左から右である。パイプライン12と導管部
20は通常円筒形で、上記孔22は、必ずしもというわけで
はないが、通常パイプ部12と同じ内側横断面と同じ寸法
を持つ。
すなわち通り孔22はパイプライン12の一部を形成して用
いられ、パイプライン12を通る連続的な流体流の流路を
構成する。矢印で示したように、流体流の方向は図に見
られるとおり左から右である。パイプライン12と導管部
20は通常円筒形で、上記孔22は、必ずしもというわけで
はないが、通常パイプ部12と同じ内側横断面と同じ寸法
を持つ。
縦方向に間隔を取って配置された圧力タップ（穴）24
と26は、以下に説明される位置に目的を持って胴部20の
壁を貫いて半径方向に延在する。
と26は、以下に説明される位置に目的を持って胴部20の
壁を貫いて半径方向に延在する。
図３と４に示すように、胴部20の内壁には、その後方
端すなわち下流端に、外周方向に間隔を取って配置され
後方に開口した複数の窪みすなわち溝28が長さと半径と
弓形の大きさが制限されて設けられている。好適な実施
形態では、２つの正反対に対置されている溝が計量器胴
部の後方端部に存在する。
端すなわち下流端に、外周方向に間隔を取って配置され
後方に開口した複数の窪みすなわち溝28が長さと半径と
弓形の大きさが制限されて設けられている。好適な実施
形態では、２つの正反対に対置されている溝が計量器胴
部の後方端部に存在する。
図１と２を参照すると、変位装置40は、流動状態調節
部すなわち変位部材42と支持部すなわち取付け部44から
構成される。
部すなわち変位部材42と支持部すなわち取付け部44から
構成される。
流動状態調節部すなわち変位部材42は、通常円筒形を
していて、縁46で大きな横断直径すなわち寸法を持ち、
２つの向かい合った通常円錐形の傾斜壁48と50を持つ胴
部から構成されている。該傾斜壁48と50はそれぞれ計量
器胴部20内で上流方向と下流方向とに面していて、胴部
の軸に向かって内側に対称的に先細りになっている。以
下に説明されることを除いて、流動状態調節部42は、マ
ッククロメーター（McCrometer）・インコーポレイテッ
ドから入手可能な「ヴィーコーン（Ｖ−CONE）」装置に
使用されている流動変位部材と本来同じようにして、本
質的に同じ物理的特性と機能を持つ。「ヴィーコーン」
装置は、特許第4,638,672号と第4,812,049号と第5,363,
699号に記載されており、これらの開示内容はここでは
完全には説明しないがこの明細書の一部とする。
していて、縁46で大きな横断直径すなわち寸法を持ち、
２つの向かい合った通常円錐形の傾斜壁48と50を持つ胴
部から構成されている。該傾斜壁48と50はそれぞれ計量
器胴部20内で上流方向と下流方向とに面していて、胴部
の軸に向かって内側に対称的に先細りになっている。以
下に説明されることを除いて、流動状態調節部42は、マ
ッククロメーター（McCrometer）・インコーポレイテッ
ドから入手可能な「ヴィーコーン（Ｖ−CONE）」装置に
使用されている流動変位部材と本来同じようにして、本
質的に同じ物理的特性と機能を持つ。「ヴィーコーン」
装置は、特許第4,638,672号と第4,812,049号と第5,363,
699号に記載されており、これらの開示内容はここでは
完全には説明しないがこの明細書の一部とする。
先行特許に記載されているように、変位部材42は導管
20の孔22よりも小さな寸法をしていて、流体流の方向と
直角をなして孔の中に同軸に取付けられ、傾斜壁48と50
は、導管内部すなわち壁の内表面から内側に向かって対
称的に間隔があけられている。傾斜壁の隣接した大きい
端部は、互いに同一の寸法と同一の形状をしていて、そ
れらの接合部において尖った外周縁46を形成し、その平
面は流体流の方向と直角をなすよう配置されている。上
流側の壁48は下流側の壁50よりも長く、好ましくはその
上流側端部において１つの点または略１つの点に向かっ
て内側に先細りになっている。壁は外周縁46により形成
される平面に対し約39゜から約75゜の角度で形成されて
おり、好ましい角度は約67.5゜程度である。縁46により
形成される平面に対する下流側の壁50の角度は約15゜か
ら約30゜の範囲内で、好ましい角度は約26゜程度であ
る。導管20の内径に対する部材42のベータ比（絞り比）
は、好ましくは約0.4から約0.94迄である。
20の孔22よりも小さな寸法をしていて、流体流の方向と
直角をなして孔の中に同軸に取付けられ、傾斜壁48と50
は、導管内部すなわち壁の内表面から内側に向かって対
称的に間隔があけられている。傾斜壁の隣接した大きい
端部は、互いに同一の寸法と同一の形状をしていて、そ
れらの接合部において尖った外周縁46を形成し、その平
面は流体流の方向と直角をなすよう配置されている。上
流側の壁48は下流側の壁50よりも長く、好ましくはその
上流側端部において１つの点または略１つの点に向かっ
て内側に先細りになっている。壁は外周縁46により形成
される平面に対し約39゜から約75゜の角度で形成されて
おり、好ましい角度は約67.5゜程度である。縁46により
形成される平面に対する下流側の壁50の角度は約15゜か
ら約30゜の範囲内で、好ましい角度は約26゜程度であ
る。導管20の内径に対する部材42のベータ比（絞り比）
は、好ましくは約0.4から約0.94迄である。
流体が導管20の入口または上流側端部に入ると、流体
は、部材42の上流側の壁48によって、断面積が次第に減
少する環状域から外周縁46の平面における最小断面積の
環状域へと変位すなわち偏向させられる。次に流体は、
下流向きの壁50により形成される断面が次第に増加する
環状域へと流れ込む。その結果、流体流は部材42の上流
側と下流側の両方において安定化され条件付けられる。
特に、部材42は、部材42と導管20の壁との間の領域で流
体流を線形化するのに有効であり、また、流量の予め決
定された範囲に渡って変位部材の上流側と下流側の両方
の導管内での流体流の速度分布を均一にするのに有効で
ある。従って、上流側と下流側の両方において流れの分
布は、導管内で比較的均一で対称的であり、軸方向に中
心があり、流量に関係なく本質的に一定の大きな平均粒
径となっている。また、流体または流体とその中のあら
ゆる固形物質は均一にされるため、導管20は実質的に全
横断面にわたって本質的に均一の混合物で満たされる。
は、部材42の上流側の壁48によって、断面積が次第に減
少する環状域から外周縁46の平面における最小断面積の
環状域へと変位すなわち偏向させられる。次に流体は、
下流向きの壁50により形成される断面が次第に増加する
環状域へと流れ込む。その結果、流体流は部材42の上流
側と下流側の両方において安定化され条件付けられる。
特に、部材42は、部材42と導管20の壁との間の領域で流
体流を線形化するのに有効であり、また、流量の予め決
定された範囲に渡って変位部材の上流側と下流側の両方
の導管内での流体流の速度分布を均一にするのに有効で
ある。従って、上流側と下流側の両方において流れの分
布は、導管内で比較的均一で対称的であり、軸方向に中
心があり、流量に関係なく本質的に一定の大きな平均粒
径となっている。また、流体または流体とその中のあら
ゆる固形物質は均一にされるため、導管20は実質的に全
横断面にわたって本質的に均一の混合物で満たされる。
さらに、下流側の壁50は、部材からの下流側の導管に
おける自由な流れの状態へと戻るときに、流体の戻り速
度を最適化するのに有効である。下流側の壁50と連結し
ている尖った外周縁46によって、短い渦巻きは下流方向
において外周縁から脱離する。これらの渦巻きは小さい
振幅と高い周波数を持ち、これによって流体流の戻り速
度の最適化に貢献している。小さい振幅と高い周波数の
渦巻きは、下流側の無関係な乱れすなわち所謂「ノイ
ズ」を有効に取り除き、それによって、非常に正確で信
頼性のある測定を容易にしている。
おける自由な流れの状態へと戻るときに、流体の戻り速
度を最適化するのに有効である。下流側の壁50と連結し
ている尖った外周縁46によって、短い渦巻きは下流方向
において外周縁から脱離する。これらの渦巻きは小さい
振幅と高い周波数を持ち、これによって流体流の戻り速
度の最適化に貢献している。小さい振幅と高い周波数の
渦巻きは、下流側の無関係な乱れすなわち所謂「ノイ
ズ」を有効に取り除き、それによって、非常に正確で信
頼性のある測定を容易にしている。
変位部材42を孔22内に同軸に取付けるために、本発明
に従って、一体型の取付け部すなわち支持部44が変位部
材42に設けられている。特に、部材40には、その一端
に、計量器胴部すなわち導管部20の窪みすなわち溝28と
同じ数だけ同じ間隔で設置された、複数の周囲に間隔を
取って配置された半径方向に外側に向かって伸びる突出
部すなわち舌状部52が設けられている。好適な実施形態
において、舌状部52は、部材40の後方すなわち下流側端
部に設けられており、図２に示すように、部材20の下流
端部で硬質な横棒を事実上形成する２つの正反対に対置
された舌部からなる。好ましくは、横棒は傾斜壁50から
少し下流側に設置され、円柱形延長部54によってそれと
結合されている。上記延長部54は、以下に説明するが、
測定タップ24と26に対して変位部材を適切に設置するた
めに、変位部材の異なる寸法や形に合わせて異なる長さ
になりうる。
に従って、一体型の取付け部すなわち支持部44が変位部
材42に設けられている。特に、部材40には、その一端
に、計量器胴部すなわち導管部20の窪みすなわち溝28と
同じ数だけ同じ間隔で設置された、複数の周囲に間隔を
取って配置された半径方向に外側に向かって伸びる突出
部すなわち舌状部52が設けられている。好適な実施形態
において、舌状部52は、部材40の後方すなわち下流側端
部に設けられており、図２に示すように、部材20の下流
端部で硬質な横棒を事実上形成する２つの正反対に対置
された舌部からなる。好ましくは、横棒は傾斜壁50から
少し下流側に設置され、円柱形延長部54によってそれと
結合されている。上記延長部54は、以下に説明するが、
測定タップ24と26に対して変位部材を適切に設置するた
めに、変位部材の異なる寸法や形に合わせて異なる長さ
になりうる。
図２と図４の比較によって示されているように、舌状
部52は、計量器胴部の溝28と同一で合致する半径方向の
広がりと末端形状を持つ。従って、変位部材40は、導管
すなわち孔22の下流端に変位部材40を挿入し、舌状部52
を溝28にしっかりと確実に固定させることによって、容
易に計量器胴部20内に首尾よく組立てられ得る。パイプ
ライン内に計量器胴部を組込むと、下流側のパイプ部12
のフランジ14は舌状部52を溝28内の適所に固定し、計量
器胴部20の孔22に対して変位部材42が無理に移動させら
れたり転置されるのを防止する。
部52は、計量器胴部の溝28と同一で合致する半径方向の
広がりと末端形状を持つ。従って、変位部材40は、導管
すなわち孔22の下流端に変位部材40を挿入し、舌状部52
を溝28にしっかりと確実に固定させることによって、容
易に計量器胴部20内に首尾よく組立てられ得る。パイプ
ライン内に計量器胴部を組込むと、下流側のパイプ部12
のフランジ14は舌状部52を溝28内の適所に固定し、計量
器胴部20の孔22に対して変位部材42が無理に移動させら
れたり転置されるのを防止する。
胴部20内に組込まれたとき、変位部材の外周縁46は２
つの圧力タップ24と26との間に設置されるため、タップ
は領域すなわち平面46の向かい側に設置され、上記平面
46では、流体流域が最小で流体流速度が最大になる。タ
ップは、導管内の上流域と下流域とに連通しており、上
流域と下流域では流体流の速度分布が比較的均一且つ直
線的で安定している。これは、図５に図式的に例示して
いるように、タップと連結した従来の流体流測定器によ
ってタップを通っての非常に正確な流測定を可能にす
る。本発明の装置は、測定器に優れた正確さを持つ大い
に信頼できて安定した信号を提供している。
つの圧力タップ24と26との間に設置されるため、タップ
は領域すなわち平面46の向かい側に設置され、上記平面
46では、流体流域が最小で流体流速度が最大になる。タ
ップは、導管内の上流域と下流域とに連通しており、上
流域と下流域では流体流の速度分布が比較的均一且つ直
線的で安定している。これは、図５に図式的に例示して
いるように、タップと連結した従来の流体流測定器によ
ってタップを通っての非常に正確な流測定を可能にす
る。本発明の装置は、測定器に優れた正確さを持つ大い
に信頼できて安定した信号を提供している。
上流側の測定タップ24は、上流側の傾斜壁48の上流端
より上流側に、縁46と、導管の約２直径すなわち孔22の
直径の約２倍の点との間の領域に設置される。好適な位
置は、図５に示すように、壁48の先端のすぐ近くの上流
側の領域内にある。下流側のタップ26は、縁46と縁より
下流側の導管の約２直径分の点との間の領域に設置され
る。特に、変位部材42は、縮流すなわち収縮した流れの
領域を引き越して、流体流内の縁46より下流の予測可能
あるいは確認可能な距離に形成させ、下流側のタップの
好適な位置は、縮流が起こる領域内にある。上記の位置
での圧力測定および測定された圧力間の差は、図５に図
式的に表すように、情報を提供し、この情報からパイプ
ライン内の流動状態が適切な測定器によって測定され評
価されうる。
より上流側に、縁46と、導管の約２直径すなわち孔22の
直径の約２倍の点との間の領域に設置される。好適な位
置は、図５に示すように、壁48の先端のすぐ近くの上流
側の領域内にある。下流側のタップ26は、縁46と縁より
下流側の導管の約２直径分の点との間の領域に設置され
る。特に、変位部材42は、縮流すなわち収縮した流れの
領域を引き越して、流体流内の縁46より下流の予測可能
あるいは確認可能な距離に形成させ、下流側のタップの
好適な位置は、縮流が起こる領域内にある。上記の位置
での圧力測定および測定された圧力間の差は、図５に図
式的に表すように、情報を提供し、この情報からパイプ
ライン内の流動状態が適切な測定器によって測定され評
価されうる。
測定器は、通例、流積算記録計および／または瞬間流
量表示器のどちらか一方もしくは両方を含む。格別な正
確さを望むのであれば、タップ24と26にソリッドステー
トまたは電子変換器が備えられて、コンピューターやマ
イクロプロセッサーのような適切な処理ユニットへ送ら
れる信号を発生する。同様のことが流測定業界において
一般に行われているため、このような計測器は図に例示
されていない。説明された上記構成部品を使うと、総合
的な装置の精度、すなわち、流体と機械と電気と電子の
装置の統合した精度は99％以上である。全装置の統合し
た誤差は、典型的には、記録計または表示器の示度の正
負１％以下である。周知のとおり、積算記録計は示度に
ガロンや立方フィートやエーカーフィートや立方メート
ルやその他の標準的な測定単位を用いている。同様に、
流量表示器も示度に毎分ガロンや毎秒立方フィートやそ
の他の標準的な測定単位を用いている。
量表示器のどちらか一方もしくは両方を含む。格別な正
確さを望むのであれば、タップ24と26にソリッドステー
トまたは電子変換器が備えられて、コンピューターやマ
イクロプロセッサーのような適切な処理ユニットへ送ら
れる信号を発生する。同様のことが流測定業界において
一般に行われているため、このような計測器は図に例示
されていない。説明された上記構成部品を使うと、総合
的な装置の精度、すなわち、流体と機械と電気と電子の
装置の統合した精度は99％以上である。全装置の統合し
た誤差は、典型的には、記録計または表示器の示度の正
負１％以下である。周知のとおり、積算記録計は示度に
ガロンや立方フィートやエーカーフィートや立方メート
ルやその他の標準的な測定単位を用いている。同様に、
流量表示器も示度に毎分ガロンや毎秒立方フィートやそ
の他の標準的な測定単位を用いている。
好適な実施形態における変位部材が圧力タップ24と26
から下流側の位置に支持されているため、支持要素すな
わち舌状体52は、流の乱れまたは流の異常をタップが設
置されている領域へ持ち込まない。流体流測定は、流体
が支持部に出くわす前に行われ、そのことが流測定のさ
らなる信頼性と安定性と正確さに寄与している。
から下流側の位置に支持されているため、支持要素すな
わち舌状体52は、流の乱れまたは流の異常をタップが設
置されている領域へ持ち込まない。流体流測定は、流体
が支持部に出くわす前に行われ、そのことが流測定のさ
らなる信頼性と安定性と正確さに寄与している。
導管20内で半径方向の圧力タップ24と26を使用するこ
とによって、変位部材の下流側で圧力を測定するための
変位部材を貫く軸方向に伸した導管に関する従来技術が
不必要となり、そのために、この導管内に存在する流体
流のない空隙および停滞した領域が排除される。従っ
て、本発明の流量計は、清潔と衛生が最も重要である産
業への適用として流体流の測定に使用することができ
る。特に、ダイヤフラム（隔膜）型の圧力センサーを２
つのタップに使用することにより、衛生状態は保証され
る。
とによって、変位部材の下流側で圧力を測定するための
変位部材を貫く軸方向に伸した導管に関する従来技術が
不必要となり、そのために、この導管内に存在する流体
流のない空隙および停滞した領域が排除される。従っ
て、本発明の流量計は、清潔と衛生が最も重要である産
業への適用として流体流の測定に使用することができ
る。特に、ダイヤフラム（隔膜）型の圧力センサーを２
つのタップに使用することにより、衛生状態は保証され
る。
その上、半径方向の圧力タップの使用は、変位部材
と、溶接のような材料の接合を必要としない一体で単一
の固形の構成部品としてのその支持構造物の製造を容易
にする。また、舌状部52と溝28によって与えられた支持
システムは、支持部を部材40と導管部20の壁とに、例え
ば溶接のような材料の接合の必要性を排除している。従
って、労務費はかなり減少される。
と、溶接のような材料の接合を必要としない一体で単一
の固形の構成部品としてのその支持構造物の製造を容易
にする。また、舌状部52と溝28によって与えられた支持
システムは、支持部を部材40と導管部20の壁とに、例え
ば溶接のような材料の接合の必要性を排除している。従
って、労務費はかなり減少される。
また、固形体としての部材40の製造は、以前は目的に
適していると思われなかった構造材料、例えばプラスチ
ック、特にテフロンやデルリンやポリテトラフルオロエ
チレンのような非固着性を持ったプラスチックの使用を
可能にしている。さらに、そのような構造材料の使用
は、単一構成部品としての変位部材の鋳込みまたは成形
を可能にしており、これによって、よりいっそう費用を
削減できる。
適していると思われなかった構造材料、例えばプラスチ
ック、特にテフロンやデルリンやポリテトラフルオロエ
チレンのような非固着性を持ったプラスチックの使用を
可能にしている。さらに、そのような構造材料の使用
は、単一構成部品としての変位部材の鋳込みまたは成形
を可能にしており、これによって、よりいっそう費用を
削減できる。
本発明の変位部材の取付けすなわち支持システムは、
第１のベータ比から他のベータ比あるいは第１の範囲の
流量から別の範囲の流量までの装置の便利で迅速な転換
を容易にしている。とりわけ、導管部20内の孔22に対す
る変位部材の寸法および／または形状たとえば傾斜角
は、変位部材が変位部材と導管の壁の内表面との間の領
域を通る流体流を線形化するのに有効なベータ比や流体
の類型や流れの範囲を決定する。変位部材の寸法および
／または形状の変化は、装置が感応する流れの類型や範
囲を変化させる。従って、最初の変位部材を取り外して
別の変位部材に交換することにより、装置は異なる流量
や異なる流体に対して正確な反応を示すことができる。
これは、本発明によって、フランジ14間に延在するボル
ト16を緩めて取り外し、パイプラインからウエハ部20を
取り外し、取付け溝28と導管20から変位部材を取り外
し、変位部材を別の変位部材に交換し、導管部20をパイ
プライン12内の所定の位置に戻すことによって、容易に
かつ迅速に遂行することができる。従って、既定の計量
器胴部を全く別の計量器銅部に交換する必要はない。一
つの導管部20とそれに付随するセンサーは、多くの流量
範囲にわたる流体流や多くの異なる流体を測定するとい
う目的を液体と気体の両方について満足させる。
第１のベータ比から他のベータ比あるいは第１の範囲の
流量から別の範囲の流量までの装置の便利で迅速な転換
を容易にしている。とりわけ、導管部20内の孔22に対す
る変位部材の寸法および／または形状たとえば傾斜角
は、変位部材が変位部材と導管の壁の内表面との間の領
域を通る流体流を線形化するのに有効なベータ比や流体
の類型や流れの範囲を決定する。変位部材の寸法および
／または形状の変化は、装置が感応する流れの類型や範
囲を変化させる。従って、最初の変位部材を取り外して
別の変位部材に交換することにより、装置は異なる流量
や異なる流体に対して正確な反応を示すことができる。
これは、本発明によって、フランジ14間に延在するボル
ト16を緩めて取り外し、パイプラインからウエハ部20を
取り外し、取付け溝28と導管20から変位部材を取り外
し、変位部材を別の変位部材に交換し、導管部20をパイ
プライン12内の所定の位置に戻すことによって、容易に
かつ迅速に遂行することができる。従って、既定の計量
器胴部を全く別の計量器銅部に交換する必要はない。一
つの導管部20とそれに付随するセンサーは、多くの流量
範囲にわたる流体流や多くの異なる流体を測定するとい
う目的を液体と気体の両方について満足させる。
ゆえに、本発明の目的及び利点は、便利かつ実用的か
つ経済的かつ容易な寸法で達成されることが示された。
つ経済的かつ容易な寸法で達成されることが示された。
本発明の好適な実施形態がここに開示され説明されて
いると同時に、多様な変更や再配置や修正が、添付され
た請求項により定義付けられた本発明の範囲から逸れる
ことなく行われ得るということは理解されるべきであ
る。
いると同時に、多様な変更や再配置や修正が、添付され
た請求項により定義付けられた本発明の範囲から逸れる
ことなく行われ得るということは理解されるべきであ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平９−218062（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−106724（ＪＰ，Ｕ) 米国特許4638672（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01F 1/34 - 1/50
Claims (20)
- 【請求項１】所定の方向に流体を運搬するための内表面
を持つ外周壁を有する取り外し可能且つ交換可能な導管
部分を含む導管を備え、上記導管部は流体流の方向に対
して上流側端部と下流側端部とを有し、 流体流の方向に対して上流側端部と下流側端部とを有す
る流体流変位部材を上記導管部内に結合して備え、上記
変位部材は上記導管部よりも寸法が小さく、その端部間
に上記変位部材の外面を形成する傾斜した壁手段を有し
て、流体を偏向させて上記変位部材の外面と上記導管部
の内表面との間に形成された領域を通って流し、上記傾
斜した壁手段は上記導管部を通る流れの予め決められた
範囲に渡って少なくとも上記領域内での上記流体の速度
分布を実質的に直線化するのに有効であり、 上記変位部材と上記導管部は、その一端に、上記導管部
に上記変位部材を取り外し可能かつ交換可能に取付ける
ための協働手段を有し、これによって上記変位部材は異
なる変位部材によって取り外され交換されて上記導管部
を通る異なる範囲の流れに適応していることを特徴とす
る導管流体流装置。 - 【請求項２】請求項１に記載の流体流装置において、上
記協働手段は上記変位部材と上記導管部のうちの一方に
舌状部を備えると共に他方に溝を備え、上記溝は上記舌
状部を取り外し可能に収容して上記変位部材を上記導管
部に取り外し可能に取付けていることを特徴とする流体
流装置。 - 【請求項３】請求項１に記載の流体流装置において、上
記協働手段は上記変位部材の下流側端部と上記導管部に
配置されていることを特徴とする流体流装置。 - 【請求項４】請求項１に記載の流体流装置において、上
記導管部はその下流端部に上記導管部の内表面に複数の
溝を有し、上記変位部材はその下流側端部に複数の外側
に伸びる舌状部を有し、上記舌状部は上記溝と噛合し上
記溝に取外し可能に収容されて上記変位部材を上記部分
にその上記下流側の端部において交換可能に取り付けて
いることを特徴とする流体流装置。 - 【請求項５】請求項１に記載の流体流装置において、上
記導管部に付随し計量器胴部を構成する流検知手段を含
み、上記変位部材は異なる変位部材によって交換され、
これによって流れの異なる流体と異なる範囲の流れが単
一の計量器胴部を用いて測定され得ることを特徴とする
流体流装置。 - 【請求項６】所定の方向に流体を運搬するための導管を
備え、上記導管は内表面を持つ外周壁を有し、 流体流の方向に対して上流側端部と下流側端部とを有す
る流体流変位部材を上記導管内に結合して備え、上記変
位部材は、上記導管部よりも寸法が小さく、上記変位部
材の外周と上記導管の内表面とによって形成される領域
を通って流れる流体を偏向させるために上記変位部材の
外面を形成している傾斜した壁手段を有し、上記導管は
流体流の方向に対して上記変位部材から上流側の領域と
上記変位部材から下流側の領域とを有し、上記傾斜した
壁手段は、上記導管を通る流れの予め決められた範囲に
渡って少なくとも上記領域において流体流を実質的に直
線化するのに有効であり、また、上記変位部材から上流
側と下流側の両方の領域において上記導管内の上記流体
流の速度分布を平坦にするのに有効であり、 上記変位部材は物理的な接合の領域を持たない単一部材
を備え、 上記変位部材と上記導管は、上記変位部材を上記導管に
永久的に接合することなく上記導管内に上記変位部材を
取付けるための協働手段を有し、 上記装置は材料の接合を行なうことなく構築され組立て
られていることを特徴とする流体流装置。 - 【請求項７】請求項６に記載の流体流装置において、上
記導管の上記壁を貫いて延在すると共に、速度分布が比
較的平坦である上流側と下流側の領域にそれぞれ連通し
ている流測定タップを含んでいることを特徴とする流体
流装置。 - 【請求項８】請求項７に記載の流体流装置において、上
記測定タップにダイヤフラム圧力センサを含んでいるこ
とを特徴とする流体流装置。 - 【請求項９】請求項７に記載の流体流装置において、上
記変位部材は上記測定タップの下流側の上記導管内で上
記変位部材の下流側端部において取付けられていること
を特徴とする流体流装置。 - 【請求項１０】所定の方向に流体を運搬するための導管
を備え、上記導管は内表面を持つ外周壁を有し、 流体流の方向に対して上流側端部と下流側端部とを有す
る流体流変位部材を上記導管内に結合して備え、上記変
位部材は、上記導管部よりも寸法が小さく、上記変位部
材の外面を形成する傾斜した壁手段を有して、上記変位
部材の外周と上記導管の内表面とによって形成される領
域を通って流れる流体を偏向させ、上記導管は流体流の
方向に対して上記変位部材から上流側の領域と上記変位
部材から下流側の領域とを有し、上記傾斜した壁手段
は、上記導管を通る流れの予め決められた範囲に渡って
少なくとも上記領域において流体流を実質的に直線化す
るのに有効であり、また、上記変位部材から上流側と下
流側の両方の領域において上記導管内の上記流体流の速
度分布を平坦にするのに有効であり、 上記変位部材から下流側の位置に上記導管内に上記変位
部材の下流端端部に隣接して上記変位部材を単独で取付
ける手段を備え、これによって上記取付け手段によって
引き起こされる流体流の乱れが発生する前に流体流は上
記取付け手段から上流側で測定されることを特徴とする
流体流装置。 - 【請求項１１】請求項10に記載の流体流装置において、
上記導管の上記壁を貫いて延在する一対の測定タップを
含み、上記タップの一方は流体流の速度分布が比較的平
坦である上記導管内の上流側の領域内の領域と連通し、
他方は流体流の速度分布が比較的平坦である上記導管内
の下流側の領域内の領域と連通し、上記導管の外側に上
記測定タップを経て上記導管の内部と連通している流測
定手段を含んでいることを特徴とする流体流装置。 - 【請求項１２】請求項10に記載の流体流装置において、
上記取付け手段は、上記導管内で上記変位部材を取り外
し可能かつ交換可能に取付けるために、上記導管内に且
つ上記変位部材の上記下流端部に協働手段を備え、これ
によって上記変位部材は異なる変位部材によって取り外
され交換されて上記導管部を通る異なる流体および異な
る範囲の流れに適応していることを特徴とする流体流装
置。 - 【請求項１３】請求項10に記載の流体流装置において、
上記導管は、上流側端部および下流側端部を有する取り
外し可能な部分と、その下流側端部において上記部分の
内表面に円周方向に間隔があけられた複数の溝とを含
み、上記変位部材はその下流端部に同じ数と間隔のあけ
られた複数の外側に伸びる舌状部を有し、上記舌状部は
上記溝と噛合し上記溝に取外し可能に収容されて上記変
位部材を上記部分にその上記下流側の端部において交換
可能に取り付けていることを特徴とする流体流装置。 - 【請求項１４】請求項12に記載の流体流装置において、
上記変位部材は物理的な接合の領域を持たない単一部材
を備え、上記協働手段は上記変位部材を上記導管に永久
的に接合することなく上記変位部材を上記導管内に取り
外し可能に取付け、これによって上記装置は材料の接合
を行なうことなく構築され組立てられることを特徴とす
る流体流装置。 - 【請求項１５】所定の方向に流体を運搬するための導管
を備え、上記導管は内表面を持つ外周壁を有すると共に
流体流の方向に対して上流側の方向と下流側の方向とを
有し、 上記上流側の方向に面し上記導管の軸に対して内側に先
細りになっている第１の傾斜した壁部と、上記下流側の
方向に面し上記導管の軸に対して内側に先細りになって
いる隣接する第２の傾斜した壁部とを含んでいる流体流
変位部材を上記導管内に備え、上記傾斜した壁部は上記
変位部材の外面を形成すると共にそれらの大端部の接続
部では周縁を形成し、第２の傾斜した壁部は第１の傾斜
壁部よりも短い軸長かつ大きな傾斜をしていて、上記変
位部材は、上記周縁の面が流体流の方向に対して実質的
に垂直な状態で、且つ、上記傾斜した壁部と上記周縁が
上記導管の上記内表面から内側に対称的に間隔があけら
れた状態で、上記導管内に同軸に取付けられており、 上記変位部材は上記流体を偏向させて変位部材の外面と
上記導管の内表面との間の領域を流れさせ、上記領域内
の流体流を直線化するのに有効であり、且つ、上記変位
部材から上流側と下流側の両方の導管内の領域において
流体流の速度分布を平坦にするのに有効であり、 上記流体の速度分布が比較的平坦な上記縁から上流側の
領域において上記導管の壁を貫いて延在する第１の圧力
タップと、 上記流体の速度分布が比較的平坦な上記縁から下流側の
領域において上記導管の壁を貫いて延在する第２の圧力
タップとを備え、 上記第１の圧力タップと上記第２の圧力タップは、上記
変位部材内に圧力タップを必要とすることなく上記導管
を通る流体流を測定するために、上記縁の上流側と下流
側との間で異なる流体圧力を測定するのを容易にしてい
ることを特徴とする流体流装置。 - 【請求項１６】請求項15に記載の流体流装置において、
上記縁と上記第１の傾斜した壁部から上流側の上記導管
の約２直径分の位置との間の領域内に上記第１の圧力タ
ップが配置され、上記縁と上記縁から下流側の上記導管
の約２直径分の位置との間にの領域内に上記第２の圧力
タップが配置されていることを特徴とする流体流装置。 - 【請求項１７】請求項16に記載の流体流装置において、
上記第１の傾斜された壁部は実質的に上流方向の１つの
点に向かって先細りになっており、上記第１の圧力タッ
プは上記点からすぐ上流の領域に配置されていることを
特徴とする流体流装置。 - 【請求項１８】請求項16に記載の流体流装置において、
上記変位部材は上記縁から下流側の流体流において縮流
を起こし、上記第２の圧力タップは上記縮流が生じる領
域に配置されていることを特徴とする流体流装置。 - 【請求項１９】請求項15に記載の流体流装置において、
上記第１の傾斜した壁部は上記周縁の平面に対して約39
度から約75度の傾斜角を有し、上記第２の傾斜した壁部
は上記周縁の平面に対して約15度から約30度の傾斜角を
有し、上記導管の上記内表面に対する上記変位部材のベ
ータ比は約0.4から0.94迄の程度であることを特徴とす
る流体流装置。 - 【請求項２０】請求項19に記載の流体流装置において、
上記変位部材を上記導管に取り外し可能且つ交換可能に
取付けるための手段を含み、上記変位部材は異なる大き
さおよび／または異なる形状の変位部材によって取り外
し可能且つ交換可能であって、上記導管を通る異なる流
体と異なる流量に適応し、且つ、上記導管内で異なるベ
ータ比を与える変位部材の使用を容易にすることを特徴
とする流体流装置。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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