JP3272797B2 - 面積流量計 - Google Patents
面積流量計Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、流量計、特に、流量に
応じてフロートが上下して、流体の通過面積が変わるよ
うにした面積可変式の面積流量計に関する。
応じてフロートが上下して、流体の通過面積が変わるよ
うにした面積可変式の面積流量計に関する。
【０００２】
【従来の技術】係る従来の面積式流量計としては、例え
ば、図５に示すように、テーパ管４１内に上下動するフ
ロート４２を配し、テーパ管４１の下から上に向けて流
体を流し、テーパ管４１内のフロート４２の位置により
通過する流体の体積が異なるように構成したものが公知
である。
ば、図５に示すように、テーパ管４１内に上下動するフ
ロート４２を配し、テーパ管４１の下から上に向けて流
体を流し、テーパ管４１内のフロート４２の位置により
通過する流体の体積が異なるように構成したものが公知
である。
【０００３】また、図６に示すように、シリンダ４４の
中にフロート４５を配置するとともに、シリンダ４４に
スリット４６を形成し、フロート４５の位置によって、
スリット４６を流れる流体の面積が変化するように構成
し、流体の流量に応じてフロート４５の位置が変化する
ようにした構成が公知である。
中にフロート４５を配置するとともに、シリンダ４４に
スリット４６を形成し、フロート４５の位置によって、
スリット４６を流れる流体の面積が変化するように構成
し、流体の流量に応じてフロート４５の位置が変化する
ようにした構成が公知である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
の面積流量計にあっては、シリンダの断面積や体積等が
決定されると、フロートの体積（形状、大きさ）と比重
量とが決定される。従って、測定する流量によって、フ
ロートの材料や形状、寸法等、フロート設計における制
約が大きく、フロートの自由な設計がし難くく、このた
め面積流量計の製造が容易にできないという問題点があ
る。
の面積流量計にあっては、シリンダの断面積や体積等が
決定されると、フロートの体積（形状、大きさ）と比重
量とが決定される。従って、測定する流量によって、フ
ロートの材料や形状、寸法等、フロート設計における制
約が大きく、フロートの自由な設計がし難くく、このた
め面積流量計の製造が容易にできないという問題点があ
る。
【０００５】そこで、本発明の目的は、自由なフロート
設計が可能な面積流量計を提供することである。
設計が可能な面積流量計を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、ハウジングに流入路と流出路とこれらを
つなぐフロート室とを設け、前記流入路の開口端部に対
抗して弁体を設け、弁体には浮力を与えるフロートを設
け、更にハウジングには前記弁体と前記開口端部との距
離を検知する検知器とを設けたことを特徴とする。
に、本発明は、ハウジングに流入路と流出路とこれらを
つなぐフロート室とを設け、前記流入路の開口端部に対
抗して弁体を設け、弁体には浮力を与えるフロートを設
け、更にハウジングには前記弁体と前記開口端部との距
離を検知する検知器とを設けたことを特徴とする。
【０００７】
【作用】流体の非流動時には、フロートはフロート室内
において浮上し、開口端部を閉じる位置にある。このと
き、弁体と開口端部との間の距離は０となる。
において浮上し、開口端部を閉じる位置にある。このと
き、弁体と開口端部との間の距離は０となる。
【０００８】流入路に流体が流入されると、弁体の開口
端部側の圧力が高まり、フロートの浮力に抗して弁体を
押し下げる。このときの開口端部から浮力室に流入され
る流体の圧力は、フロートによる浮力が一定のため、常
に一定である。従って、流量は開口部の面積に比例し、
検知器が開口部面積に比例する弁体の位置を検知するこ
とによって、そこを流れる流量を計測することができ
る。
端部側の圧力が高まり、フロートの浮力に抗して弁体を
押し下げる。このときの開口端部から浮力室に流入され
る流体の圧力は、フロートによる浮力が一定のため、常
に一定である。従って、流量は開口部の面積に比例し、
検知器が開口部面積に比例する弁体の位置を検知するこ
とによって、そこを流れる流量を計測することができ
る。
【０００９】係る流量計では、弁体を指示するフロート
は、弁体に浮力を与えるのみであり、流体の流路に配置
されないから、所定の浮力を得られれば、その厚みや体
積、形状等を自由に設計することができる。
は、弁体に浮力を与えるのみであり、流体の流路に配置
されないから、所定の浮力を得られれば、その厚みや体
積、形状等を自由に設計することができる。
【００１０】
【実施例】以下に、添付図面を参照して本発明の実施例
を詳細に説明する。
を詳細に説明する。
【００１１】まず、図１を参照して、本発明の第１実施
例ついて説明する。
例ついて説明する。
【００１２】図１に示すように、第１実施例による面積
流量計１は、ハウジング２を有し、このハウジング２は
流路管６ａ，６ｂに接続される導入部３とフロート室部
５とが設けられている。
流量計１は、ハウジング２を有し、このハウジング２は
流路管６ａ，６ｂに接続される導入部３とフロート室部
５とが設けられている。
【００１３】導入部３には、流体の流体入口７と流体出
口９とが形成されており、それぞれ流路管６ａ，６ｂに
接続されるようになっている。この導入部３には、フロ
ート室部５のフロート室５ａに流体を導入する流入路１
１と、フロート室部５から流体を流出する流出路１３と
がそれぞれ平行に並んで形成されており、流路管６ａ，
６ｂの流路と直角を形成して下方に向けて延出されてい
る。尚、流入路１１の下端部には、弁体１５に向けて流
体を流す開口端部１１ａが形成されている。
口９とが形成されており、それぞれ流路管６ａ，６ｂに
接続されるようになっている。この導入部３には、フロ
ート室部５のフロート室５ａに流体を導入する流入路１
１と、フロート室部５から流体を流出する流出路１３と
がそれぞれ平行に並んで形成されており、流路管６ａ，
６ｂの流路と直角を形成して下方に向けて延出されてい
る。尚、流入路１１の下端部には、弁体１５に向けて流
体を流す開口端部１１ａが形成されている。
【００１４】流入路１１の開口端部１１ａは流出路１３
の開口端部（流出口）１３ａより突設しており、後述す
る弁体１５により流入路１１のみを閉じるようになって
いる。
の開口端部（流出口）１３ａより突設しており、後述す
る弁体１５により流入路１１のみを閉じるようになって
いる。
【００１５】フロート室部５には、その上部において、
上述の導入部３にＯリング１７を介して螺合されてお
り、フロート室５ａの天井には、流入路１１と流出路１
３とが連通されている。
上述の導入部３にＯリング１７を介して螺合されてお
り、フロート室５ａの天井には、流入路１１と流出路１
３とが連通されている。
【００１６】前記フロート室５ａ内には浮上して前記開
口端部の流路面積を狭める弁体１５が配置されている。
即ち、この弁体１５は、フロート室５ａ内において、流
路面積を制御するものである。
口端部の流路面積を狭める弁体１５が配置されている。
即ち、この弁体１５は、フロート室５ａ内において、流
路面積を制御するものである。
【００１７】弁体１５には、フロート１９が一体に設け
られ、弁体１５に浮力を与えている。フロート１７の浮
力は、その比重量と体積によって決定されているが、本
実施例では、流入路１１から流入される流体は弁体１５
が直接受け、フロート１９が直接受けない。従って、フ
ロート１９の面積や体積は問題とならず、一定の浮力を
得るために、フロート１７の容積を自由に設定をするこ
とができる。従って、比重量も広い範囲に亘って設定す
ることができ、材質やフロートの寸法等における設計上
の制約をほどんど受けることがない。
られ、弁体１５に浮力を与えている。フロート１７の浮
力は、その比重量と体積によって決定されているが、本
実施例では、流入路１１から流入される流体は弁体１５
が直接受け、フロート１９が直接受けない。従って、フ
ロート１９の面積や体積は問題とならず、一定の浮力を
得るために、フロート１７の容積を自由に設定をするこ
とができる。従って、比重量も広い範囲に亘って設定す
ることができ、材質やフロートの寸法等における設計上
の制約をほどんど受けることがない。
【００１８】弁体１５の開口端部１１ａからの距離を検
知する検知器２１は、弁１５の位置を検知するセンサー
であり、いわゆる近接センサ等により弁体１５の開口端
部からの距離（または位置）Ｘを測定するようになって
いる。
知する検知器２１は、弁１５の位置を検知するセンサー
であり、いわゆる近接センサ等により弁体１５の開口端
部からの距離（または位置）Ｘを測定するようになって
いる。
【００１９】尚、図１中において、導入部３に設けられ
ているのは、入口圧力計取付部２３、入口温度計取付部
２４、出口圧力計取付部２５であり、流体の入口圧及び
出口圧の測定をすることにより、質量流量の測定ができ
るようになっている。
ているのは、入口圧力計取付部２３、入口温度計取付部
２４、出口圧力計取付部２５であり、流体の入口圧及び
出口圧の測定をすることにより、質量流量の測定ができ
るようになっている。
【００２０】次に、第１実施例の作用について説明す
る。
る。
【００２１】流路管６ａ，６ｂを流れる流体は、流入入
口６ａから導入部３の流入路１１に流入され、その下端
部（開口端部）１１ａから吹き出される。すると、弁体
１５側の圧力が高められ、フロート１９の浮力に抗して
弁体１５が押し下げられる。
口６ａから導入部３の流入路１１に流入され、その下端
部（開口端部）１１ａから吹き出される。すると、弁体
１５側の圧力が高められ、フロート１９の浮力に抗して
弁体１５が押し下げられる。
【００２２】一方、フロート室５ａ内には弁体１５の検
知器２１が設けられているから、この検知器２１が弁体
と開口端部１１ａとの距離Ｘを測定する。
知器２１が設けられているから、この検知器２１が弁体
と開口端部１１ａとの距離Ｘを測定する。
【００２３】フロート室５ａ内の流体は流出管１３を通
過して、流出口６を介して流路管６ｂに戻される。
過して、流出口６を介して流路管６ｂに戻される。
【００２４】ここで、測定原理について説明する。
【００２５】開口端部１１ａにおける直径をＤ（ｍ）と
し、比重量をγＦ（Ｋｇ／ｍ3 ）、流量Ｑ（ｍ3 ／sec
）、弁体１５前後の圧力差ΔＰ＝Ｐ1 −Ｐ2 （Ｋｇ／
ｍ2 ）とすると、差圧ΔＰが弁に作用して弁を押し下げ
て、その差圧に見合った距離Ｘに位置する。
し、比重量をγＦ（Ｋｇ／ｍ3 ）、流量Ｑ（ｍ3 ／sec
）、弁体１５前後の圧力差ΔＰ＝Ｐ1 −Ｐ2 （Ｋｇ／
ｍ2 ）とすると、差圧ΔＰが弁に作用して弁を押し下げ
て、その差圧に見合った距離Ｘに位置する。
【００２６】流出面積Ａ（ｍ2 ）は、Ａ＝π・Ｄ・Ｘで
表される。よって、下記（１）式が成り立つ。
表される。よって、下記（１）式が成り立つ。
【００２７】
【数１】 このとき、弁に作用している力Ｆｐは下記（２）式で表
される。
される。
【００２８】
【数２】 一方、弁に連結したフロートの浮力Ｆｆは、フロート及
び弁の容積Ｖｆとすると、それらの等価比重量をγｆ
（弁とフロートの重量／Ｖｆ）（Ｋｇ／ｍ3 ）とすると
次式で表される。
び弁の容積Ｖｆとすると、それらの等価比重量をγｆ
（弁とフロートの重量／Ｖｆ）（Ｋｇ／ｍ3 ）とすると
次式で表される。
【００２９】
【数３】 ここで、差圧による押し下げ力Ｆｐとフロートの浮力Ｆ
ｆは、平衡状態（即ち、ＦｐとＦｆは等しい）にあるの
で、式（２）と式（３）により、下記式（４）が導かれ
る。
ｆは、平衡状態（即ち、ＦｐとＦｆは等しい）にあるの
で、式（２）と式（３）により、下記式（４）が導かれ
る。
【００３０】
【数４】 この式（４）の関係を式（１）に代入して整理すると、
下記数式（５）が得られる。
下記数式（５）が得られる。
【００３１】
【数５】 式（５）中において、ζ、Ｖｆが一定と考えて、これら
の定数をＣと置くと、下記（６）式が得られる。
の定数をＣと置くと、下記（６）式が得られる。
【００３２】
【数６】 但し、Ｃ＝ζ（８πｇ・Ｖｆ・（１−γｆ／γＦ））
1/2 式（６）から明らかなように、流量Ｑは、弁体の距離Ｘ
と一次比例の関係にある。
1/2 式（６）から明らかなように、流量Ｑは、弁体の距離Ｘ
と一次比例の関係にある。
【００３３】また、γｆに対してγＦが大きい程（即
ち、γＦに対してγｆが小さい程）、γｆ／γＦの変化
量は設定誤差に伴う流量の計測誤差を小さくできること
が分かる。
ち、γＦに対してγｆが小さい程）、γｆ／γＦの変化
量は設定誤差に伴う流量の計測誤差を小さくできること
が分かる。
【００３４】即ち、本方式では、このフロート材料に、
極めて比重量が小さい材料が使用でき、しかもフロート
容積Ｖｆを自由に設計できることがわかる。
極めて比重量が小さい材料が使用でき、しかもフロート
容積Ｖｆを自由に設計できることがわかる。
【００３５】また、従来のように、直接フロートが流体
に接触する面を構成していないから、正確な加工精度を
必要としない。
に接触する面を構成していないから、正確な加工精度を
必要としない。
【００３６】次に、図２及び図３を参照して、本発明の
第２実施例の面積流量計３１について説明するが、上述
した第１実施例と同一の部分には同一の符号を付するこ
とによって、その部分の詳細な説明を省略する。
第２実施例の面積流量計３１について説明するが、上述
した第１実施例と同一の部分には同一の符号を付するこ
とによって、その部分の詳細な説明を省略する。
【００３７】第２実施例では、流入路の端部１１ａにス
リット２７が形成されている点で、上述の第１実施例と
異なる。
リット２７が形成されている点で、上述の第１実施例と
異なる。
【００３８】スリット２７は、流入路の端部１１ａにお
いて、流体の流れ方向に縦長に複数形成されており、ス
リット２７の幅、数等は特に限定されず、流体や測定す
る流量の範囲によって決定される。
いて、流体の流れ方向に縦長に複数形成されており、ス
リット２７の幅、数等は特に限定されず、流体や測定す
る流量の範囲によって決定される。
【００３９】そして、弁体１５は、スリット２７が形成
された流入路の端部１１ａ内に収納されており、この端
部例１１ａ内を上下動するようになっている。尚、スリ
ット２７は、例えば、ワイヤカット加工機で簡単にしか
も高精度で形成することができる。
された流入路の端部１１ａ内に収納されており、この端
部例１１ａ内を上下動するようになっている。尚、スリ
ット２７は、例えば、ワイヤカット加工機で簡単にしか
も高精度で形成することができる。
【００４０】ここで、スリット２７の幅をＷとし、スリ
ット数をｎ、弁の直径をＤ（ｍ）、そして、比重量をγ
Ｆ（Ｋｇ／ｍ3 ）の流体が、流量Ｑ（ｍ3 ／sec ）で流
れているときの、弁体１５前後の圧力差ΔＰ＝Ｐ1 −Ｐ
2 （Ｋｇ／ｍ2 ）とすると、差圧ΔＰが弁体１５に作用
して弁体１５を押し下げて、その差圧に見合った距離Ｘ
に位置する。流出面積Ａ（ｍ2 ）は、Ａ＝ｎ・ｗ・Ｘで
表される。よって、下記（７）式が成り立つ。
ット数をｎ、弁の直径をＤ（ｍ）、そして、比重量をγ
Ｆ（Ｋｇ／ｍ3 ）の流体が、流量Ｑ（ｍ3 ／sec ）で流
れているときの、弁体１５前後の圧力差ΔＰ＝Ｐ1 −Ｐ
2 （Ｋｇ／ｍ2 ）とすると、差圧ΔＰが弁体１５に作用
して弁体１５を押し下げて、その差圧に見合った距離Ｘ
に位置する。流出面積Ａ（ｍ2 ）は、Ａ＝ｎ・ｗ・Ｘで
表される。よって、下記（７）式が成り立つ。
【００４１】
【数７】
【００４２】
【数８】 但し、Ｅは定数である。
【００４３】この第２実施例でも、上述した第１実施例
と同様にΔＰを一定に保てば、Ｘの計測により流量計測
ができることを示している。
と同様にΔＰを一定に保てば、Ｘの計測により流量計測
ができることを示している。
【００４４】また、上述の式（４）によりγＦについて
解くと、下記式（９）が得られる。
解くと、下記式（９）が得られる。
【００４５】
【数９】 この式（９）から明らかな如くΔＰを測定することによ
り、その時の流体の比重量が計測できる。しかも、γＦ
の測定精度を高めるためには、Ｖｆを大きくしてΔＰの
値を大きくすることが一つの方法であり、フロート容積
は構造上の制約を受けない。
り、その時の流体の比重量が計測できる。しかも、γＦ
の測定精度を高めるためには、Ｖｆを大きくしてΔＰの
値を大きくすることが一つの方法であり、フロート容積
は構造上の制約を受けない。
【００４６】上述の式（７）及び式（９）の積より導き
出される下記式（１０）により質量流量Ｇが求められ
る。
出される下記式（１０）により質量流量Ｇが求められ
る。
【００４７】
【数１０】 即ち、弁の開口端部からの距離Ｘと差圧ΔＰを測定する
ことにより、質量流量Ｇを計測することができる。この
場合、差圧Δｐは、入口圧力計２３ａ及び出口圧力計２
５（図１参照）により測定される。
ことにより、質量流量Ｇを計測することができる。この
場合、差圧Δｐは、入口圧力計２３ａ及び出口圧力計２
５（図１参照）により測定される。
【００４８】次に、図４を参照して本発明の第３実施例
の面積流量計３２について説明するが、上述した第１実
施例と同一の部分には同一の符号を付することによって
その部分の詳細な説明を省略する。
の面積流量計３２について説明するが、上述した第１実
施例と同一の部分には同一の符号を付することによって
その部分の詳細な説明を省略する。
【００４９】第３実施例では、気体流量計を例に用いて
おり、フロート１９は、シリコーンオイルのように沸点
が高く安定な液体２８中に格納されている。その他の部
分は前述した第１実施例と略同様である。この場合の弁
体１５に連結したフロート１９の浮力Ｆｆ（Ｋｇ）は、
液体の比重量をγＦ（ｍ3 ）、液体中に沈んでいるフロ
ートの容積をＶｆ（ｍ3 ）、弁とフロートの重量をｍ
（Ｋｇ）とすると次式（１１）で表される。
おり、フロート１９は、シリコーンオイルのように沸点
が高く安定な液体２８中に格納されている。その他の部
分は前述した第１実施例と略同様である。この場合の弁
体１５に連結したフロート１９の浮力Ｆｆ（Ｋｇ）は、
液体の比重量をγＦ（ｍ3 ）、液体中に沈んでいるフロ
ートの容積をＶｆ（ｍ3 ）、弁とフロートの重量をｍ
（Ｋｇ）とすると次式（１１）で表される。
【００５０】
【数１１】 式（１１）のＦｆと上述した式（２）におけるＦｐは等
しいので、両者の関係よりΔｐについて解くと、次式
（１２）が得られる。
しいので、両者の関係よりΔｐについて解くと、次式
（１２）が得られる。
【００５１】
【数１２】 この式（１２）を上述した式（１）に代入すると、気体
流量Ｑ（ｍ3 ／sec ）は次式（１３）で得られる。
流量Ｑ（ｍ3 ／sec ）は次式（１３）で得られる。
【００５２】
【数１３】 式（１３）中において、定数項をまとめてＣと置くと、
下記（１４）式が得られる。
下記（１４）式が得られる。
【００５３】
【数１４】 この式（１４）から明らかなように、同様にＸの計測に
より気体流量の計測を行なうことができる。この場合、
気体の温度変化に対して、フロート室５ａの液体２８の
温度を一定にして、γＦを一定にすることによって、精
度の向上を図ることができる。
より気体流量の計測を行なうことができる。この場合、
気体の温度変化に対して、フロート室５ａの液体２８の
温度を一定にして、γＦを一定にすることによって、精
度の向上を図ることができる。
【００５４】本発明は上述した実施例に限定されず、本
発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。
発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。
【００５５】例えば、弁体１５の位置を検知する検知器
２１は底部に限らず、弁体１５と流入路の開口端部との
距離を測定できる位置であればどこでもよい。
２１は底部に限らず、弁体１５と流入路の開口端部との
距離を測定できる位置であればどこでもよい。
【００５６】また、弁体１５とフロート１９とは一体に
形成することに限らず、別体に形成するものであっても
同様な効果を得ることができる。
形成することに限らず、別体に形成するものであっても
同様な効果を得ることができる。
【００５７】更に、所定流量を検知すると入力する流量
スイッチとして用いてもよい。
スイッチとして用いてもよい。
【００５８】
【発明の効果】本発明によれば、流入路の開口端部と流
出路の流出口とが連通されたフロート室に弁体とフロー
トとを配置して弁体と開口端部との距離により流量を測
定するものであるから、フロートの密度や、体積、形状
等について、自由なフロート設計が可能となる。これに
より、流量計を容易かつ安価に製造することができる。
出路の流出口とが連通されたフロート室に弁体とフロー
トとを配置して弁体と開口端部との距離により流量を測
定するものであるから、フロートの密度や、体積、形状
等について、自由なフロート設計が可能となる。これに
より、流量計を容易かつ安価に製造することができる。
【図１】本発明の第１実施例による面積流量計の断面図
である。
である。
【図２】本発明の第２実施例による面積流量計の断面図
である。
である。
【図３】図２に示す面積流量計のスリットの正面図であ
る。
る。
【図４】本発明の第３実施例による面積流量計の断面図
である。
である。
【図５】従来の面積流量計の断面図である。
【図６】他の従来の面積流量計の断面図である。
１ 第１実施例による面積流量計 ２ ハウジング ３ 導入部 ５ａ フロート室 １１ 流入路 １１ａ 開口端部 １３ 流出路 １５ 弁体 １９ フロート ２１ 検知器
Claims (1)
- 【請求項１】 ハウジングに流入路と流出路とこれらを
つなぐフロート室とを設け、前記流入路の開口端部に対
抗して弁体を設け、前記弁体には浮力を与えるフロート
を設け、更に前記ハウジングには前記弁体と前記開口端
部との距離を検知する検知器とを設けたことを特徴とす
る面積流量計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35997592A JP3272797B2 (ja) | 1992-12-28 | 1992-12-28 | 面積流量計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35997592A JP3272797B2 (ja) | 1992-12-28 | 1992-12-28 | 面積流量計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH074999A JPH074999A (ja) | 1995-01-10 |
| JP3272797B2 true JP3272797B2 (ja) | 2002-04-08 |
Family
ID=18467261
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35997592A Expired - Fee Related JP3272797B2 (ja) | 1992-12-28 | 1992-12-28 | 面積流量計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3272797B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020006138A (ko) * | 2000-07-11 | 2002-01-19 | 이구택 | 플로트형 면적 유량계 |
-
1992
- 1992-12-28 JP JP35997592A patent/JP3272797B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JPH074999A (ja) | 1995-01-10 |
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