JP3554347B2 - 流量計 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は流量計に関する。
【０００２】
【従来の技術】
流量計は、流体が流れる導管内に懸架された本体に作用する力がその流体の質量流量に関係するという原理に基づき作動する。本体周辺で生じる流体の速度変化は圧力変化を生起し、また本体に作用する抗力（drag force）は上流面及び下流面間の圧力差により生じる。
【０００３】
公知の流量計は、導管の外側に延び支点の回りで導管に対し相対回動自在な支持部材に抗力板が付設されて構成されている。支持部材に作用してそれを支点回りに回動しようとする力が測定される。かかる流量計は英国規格（Brithish Standard ）BS 7405 のセクション3.2.7.3 に記載されている。
【０００４】
また、英国公報No.1566251は円錐形のプラグが配設された絞りを有する導管よりなる差圧オリフィス板流量計を開示しており、そのプラグは絞りの前後の圧力差により弾性手段に抗して軸方向に変位自在であり、これにより絞りの流路の断面が変化し、弾性手段はプラグと当接部との間で作用する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記公知の流量計では、応答性が比例関係をなさないという欠点があり、また、支点も損傷し易い。加えて、英国公報の流量計の場合、絞りの前後の圧力差を測定するためにプラグの上流、下流に圧力タップを設ける必要があるため、構造が複雑で装置が大型化するという問題がある。また圧力タップによっては導管内の流路断面のうち１カ所の圧力しか測定出来ないため、測定値に正確さを欠くという問題がある。
【０００６】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、従来の流量計が抱えていた上記問題を解消した流量計を提供することを目的とする。
【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、本発明によれば、導管と、該導管内に配設されてその内部の流体流に対する絞りを形成するプラグとよりなり、プラグは絞り前後の圧力差により弾性手段に抗して軸方向に変位自在であり、これにより絞りの流路断面を変化させ、弾性手段はプラグ及び当接部間で作用し、測定手段が設けられてなる流量計において、前記当接部は、前記導管の壁に設けた穴を貫通する支持部により前記測定手段に接続されていると共に、該当接部から離れた前記支持部の端部は、これを固定する前記導管の取付部に片持ち支持されており、前記弾性手段から前記当接部に作用する力が前記絞りに対する前記プラグの位置によって変化すると共に、前記測定手段が、該力による前記支持部の撓み変形に反応して、導管を通過する流量を示す信号を出力することを特徴とする流量計が提供される。
【０００８】
圧力タップによる圧力測定の必要がなく、広範囲に及ぶ流速の変化に対応して作動し得る流量計が提供される。
【０００９】
プラグは、導管内を長手方向に延びる軸に取付けるのが好ましく、また当接部はその軸の回りに配設された環状部材より構成しても良い。
【００１０】
１つの実施例では、当接部の軸方向の移動を規制するためのストッパを設けても良い。当接部及び測定手段を支持部で連結するのが好ましい。測定手段をその支持部の両側に配設されたストレンプローブを有するストレンブリッジで構成し、支持部の変形に反応するようにしても良い。またプラグはそれに作用する力と導管内の流体の流速とが比例関係をなすような形状にしても良い。
【００１１】
【実施例】
図１に示される流量計Ｆは入口４及び出口６を有する導管よりなる。導管２内には開口部１０を備えたオリフィス板８が固定される。軸方向に摺動自在なプラグ１２により開口部１０の寸法に対して変化する絞りが形成される。プラグ１２は連続した滑らかな傾斜面を有する形状（contoured ）とされ、図示例では円錐形である。プラグ１２は導管２内に設けられた支持部材１６に固定された軸１４に沿って摺動自在である。 プラグ１２の下流で軸１４の周囲には更に環状の圧力板１８の形態の当接部が設けられる。導管２内にはプラグ１２と圧力板１８との間にばね２０が軸方向に延設される。更に、圧力板１８の下流側には軸１４に固定されたストッパ２２が設けられる。
【００１２】
導管２にはその長手方向の圧力板１８に対応する位置に穴２４が設けられる。支持部２６が圧力板１８から半径方向外側に、穴２４を通って外部の感知システム２８まで延びている。支持部２６は圧力板１８から離れた端部を、導管２に固定された取付本体（図示せず）に片持ち支持されている。感知システム２８は支持部２６の両側に位置決めされてストレンブリッジを構成する２つのストレンプローブ３０よりなる。ストレンブリッジからの信号は回路３２へ送られる。回路３２はストレンブリッジから受信した歪み信号を増幅して、導管２内の流速即ち流量を示す信号に変換する。
【００１３】
回路３２の要素及びストレンブリッジはベローズ３４により導管２の内部から隔離されている。ベローズ３４は導管２の内圧を受けると共に、支持部２６を殆ど抵抗なしに撓ませるものである。ベローズ３４は支持部２６に接続されているため、その伸張が防止される。
【００１４】
使用時には、流体は導管２の入口４に入り、導管内をオリフィス板８まで自由に流れる。円錐形プラグ１２の外面とオリフィス板８の開口部１０との間に可変開口部が形成される。導管内の流体の流速に応じ、導管の入口側の流体により力がプラグ１２に加わる。この力によりプラグ１２は軸１４に沿って軸方向に摺動し、可変開口部の寸法を増大する。プラグ１２の移動に対してばね２０が抵抗し、そのばね２０により圧力板１８に力が加わる。流れが安定するとプラグ１２は均衡位置に到達するが、そのためには或る力が圧力板１８に加わわることになる。この力は支持部２６を撓ませようとし、その結果生じる曲げ歪みがストレンプローブ３０よりなるストレンブリッジにより測定される。そこで得られた歪みの情報から感知システム２８が流速を判断する。このように流速即ち流量は、オリフィス板８前後の圧力低下とは関係なく、プラグ１２に対し流体流から加わる力により判断される。しかし、圧力低下の情報が必要であれば、この情報をストレンゲージの出力から提供するよう回路３２を修正することができる。 導管を通過する流体の速度が過大になった場合、圧力板１８に加わる力が正常な作動条件下で予測される力を超えると、ストッパ２２は圧力板１８の当接部として機能する。プラグ１２はそれにもかかわらずばね２０を圧縮しながら圧力板１８に向かって移動し続けることができる。ストッパ２２は過度の負荷を支持部材１６に伝達し、これにより支持部２６の損傷が防止される。
【００１５】
前記実施例においては、円錐形プラグ１２は導管２内の流速即ち流量と歪み測定値とが比例関係にあるように設計された特定の形状とするのが好ましく、これにより装置の目盛り定めが簡単になる。更に、円錐形プラグ及びオリフィス板の開口部の設計により、流量計前後の圧力低下と流速即ち流量との比例関係を維持しながら、広範囲に及ぶ流速の変化に対応して流量計が作動することができる。
【００１６】
流量計の内部構成部品の邪魔をせずに使用中に流量計の目盛りをチェックできるように圧力タップ３８及び４０を設けても良い。流量計を流体が流れている時に両タップ３８及び４０に差圧変換器を接続し、その結果得た情報と回路３２からの出力を最初の製造目盛りと比較して流量計が正常に機能し続けているか否かを判断する。
【００１７】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、導管内に配設されてその内部の流体流に対する絞りを形成するプラグが、絞り前後の圧力差により、プラグ及び当接部間の弾性手段に抗して軸方向に変位自在であり、これにより前記絞りの流路断面を変化させる流量計において、前記当接部は、前記導管の壁に設けた穴を貫通する支持部により前記測定手段に接続されていると共に、該当接部から離れた前記支持部の端部は、これを固定する前記導管の取付部に片持ち支持されており、前記弾性手段から前記当接部に作用する力が前記絞りに対する前記プラグの位置によって変化すると共に、前記測定手段が、該力による前記支持部の撓み変形に反応して、導管を通過する流量を示す信号を出力するようにしたので、絞り前後の圧力測定の必要性がなく構造が簡単であり装置のコンパクト化に寄与することができ、また導管の流路断面全域を通過する流体の質量流量より測定値を得るため、精度の高い測定が可能となる。
【００１８】
また特に当接部が、導管の取付部に片持ち支持された支持部の撓み変形によってわずか に移動可能であり、その支持部の撓み変形は、弾性手段が当接部に付加する力（延いては導管を通過する流量）に比例するため、当接部に作用する力による支持部の撓み変形に測定手段が反応して、流量を示す信号を出力することで、流量計が正確な測定結果を提供できる流量の範囲を広げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例による流量計の概略側面図
【符号の説明】
Ｆ 流量計
２ 導管
１２ プラグ
１４ 軸
１８ 当接部
２０ 弾性手段
２４ 穴
２６ 支持部
２８ 測定手段段落番号を付与したものを再度送信します。

Claims (7)

1. 導管（２）と、該導管（２）内に配設されてその内部の流体流に対する絞り（８）を形成するプラグ（１２）とよりなり、前記プラグ（１２）は前記絞り（８）前後の圧力差により弾性手段（２０）に抗して軸方向に変位自在であり、これにより前記絞り（８）の流路断面を変化させ、前記弾性手段（２０）は前記プラグ（１２）及び当接部（１８）間で作用し、測定手段（２８）が設けられてなる流量計において、
   前記当接部（１８）は、前記導管（２）の壁に設けた穴（２４）を貫通する支持部（２６）により前記測定手段（２８）に接続されていると共に、該当接部（１８）から離れた前記支持部（２６）の端部は、これを固定する前記導管（２）の取付部に片持ち支持されており、
   前記弾性手段（２０）から前記当接部（１８）に作用する力が前記絞り（８）に対する前記プラグ（１２）の位置によって変化すると共に、前記測定手段（２８）が、該力による前記支持部（２６）の撓み変形に反応して、導管（２）を通過する流量を示す信号を出力することを特徴とする流量計。
2. 前記軸方向に変位自在なプラグ（１２）は前記導管（２）内を長手方向に延びる軸（１４）に取付られてなる、請求項１記載の流量計。
3. 前記弾性手段（２０）はばねである、請求項１或いは２記載の流量計。
4. 前記プラグ（１２）は該プラグ（１２）に作用する力と導管（２）内の流体の流速とが比例関係になるような形状とされてなる、請求項１乃至３のいずれかに記載の流量計。
5. 前記当接部（１８）は前記軸（１４）の回りに配設される環状部材である、請求項２乃至４のいずれかに記載の流量計。
6. 前記当接部（１８）の軸方向の移動を規制するストッパ（２２）を更に備えてなる、請求項１乃至５のいずれかに記載の流量計。
7. 前記測定手段（２８）は前記支持部（２６）の両側に配設されたストレンプローブ（３０）を有するストレンブリッジよりなる、請求項１乃至６のいずれかに記載の流量計。

Images