JP3774340B2

JP3774340B2 - 流量測定装置

Info

Publication number: JP3774340B2
Application number: JP25893399A
Authority: JP
Inventors: 亘深井
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1999-09-13
Filing date: 1999-09-13
Publication date: 2006-05-10
Anticipated expiration: 2019-09-13
Also published as: JP2001082988A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば水処理等の開路での流体流量の測定に用いられる流量測定装置に係り、特に設置スペ−ス効率を良くし、しかも低コストで流量測定を実現できるようにした流量測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、例えば水処理等の開路での流体流量の測定は、堰式流量計を用いて行なわれている。
【０００３】
また、図９に概要図を示すように流路を変更し、開水路２３の堰２４の下流側の配管２６に設置した電磁流量計２５で流量を測定することもできる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、堰式流量計の場合には、流路を測定用に造る必要があり、これは非常にコストがかかる。
【０００５】
一方、電磁流量計による測定方式では、流路を変更し、配管２６内を満水状態にしなければならないばかりでなく、電磁流量計２５を設置するスペースも必要である。さらに、電磁流量計２５のコストも多くかかり、小規模な処理施設には向かない。
【０００６】
本発明の目的は、既存の施設でも、設置スペ−ス効率を良くし、しかも低コストで流量測定を実現することが可能な流量測定装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１に対応する発明では、流体が全て流れ込むように流路端に設けられた第１の単位容器と、第１の単位容器と接しかつ底部で当該第１の単位容器と開口部を持って設けられた第２の単位容器と、開口部を含む第１の単位容器から第２の単位容器に至る流路内において圧力差を発生させる圧力差発生手段と、第１の単位容器と第２の単位容器とが接する部分に設けた穴部に取り付けられ、当該第１の単位容器と第２の単位容器との間の圧力差を検出する差圧検出手段と、前記差圧検出手段の出力から、あらかじめ求められた圧力差と流量との関係式を用いて前記流体の流量を求める演算機能とを備え、前記圧力発生手段は、前記第２の単位容器の内部側壁に複数の板状突起体を有し、または、前記第２の単位容器の流路面積は、前記第１の単位容器の流路面積よりも小さくしてなり、前記差圧検出手段は、高圧側および低圧側の受圧ダイアフラムを表裏の位置関係とした受圧部を有するリモートシールダイアフラムとを備える。
【０００８】
ここで、特に上記圧力差発生手段としては、例えば請求項２に示すように、前記リモートシールダイアフラム付差圧伝送器の２つの受圧部を一体化し、高圧側および低圧側の受圧ダイアフラムが表裏の位置関係とした受圧部としたことが好ましい。
【００３７】
以上により、既存の施設でも、設置スペ−ス効率を良くし、しかも低コストで流量測定を実現することが可能となる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００３９】
（第１の実施の形態：請求項１、請求項２、請求項６に対応）
図１は、本実施の形態による流量測定装置の概観構成例を示す断面図である。
【００４０】
図１において、流体が全て流れ込むように流路端１に第１の単位容器２を設け、この第１の単位容器２と接しかつ底部で第１の単位容器２と開口部を持って第２の単位容器３を設けている。
【００４１】
ここで、第１の単位容器２と第２の単位容器３は、例えば一端が開口したほぼ立方体の１個の容器５に、下部だけ開口するように仕切り板７を設けることで構成することができる。
【００４２】
また、開口部を含む第１の単位容器２から第２の単位容器３に至る流路内に、すなわち本例では、第２の単位容器３の内部側壁に、この流路内において圧力差を発生させる圧力差発生手段である複数の板状突起体４を、図示のように設けている。
【００４３】
さらに、第１の単位容器２と第２の単位容器３とが接する部分、すなわち仕切り板７に設けられた穴部７ａに、第１の単位容器２と第２の単位容器３との間の圧力差を検出する差圧検出手段である差圧伝送器６を取り付けている。
【００４４】
ここで、差圧伝送器６は、第１の単位容器２と第２の単位容器３との間の圧力差を水位差として検出するものである。
【００４５】
以上のように構成した本実施の形態の流量測定装置においては、流路端１より第１の単位容器２から第２の単位容器３に流れ込んだ流体は、第２の単位容器３内に設けられた板状突起体４によって圧力損失を生じ、第１の単位容器２の液面よりも低い液面で容器５からあふれ出る。
【００４６】
この場合、流体が流れていない時には、第１の単位容器２と第２の単位容器３の２つの単位容器の水位は同じであり、また流体が流れると、開口部を含む第１の単位容器２から第２の単位容器３に至る流路内に設けた圧力差発生手段である板状突起体４によって生じる圧力差のため、２つの単位容器の水位差は流量の大きさに応じて増加する。
【００４７】
そして、この２つの単位容器の圧力差を水位差として検出し、これから流量に換算することができる。
【００４８】
すなわち、この水位差は流量が大きくなるほど大きくなるため、差圧伝送器６で２の単位容器の間の圧力差を水位差ｈとして検出し、あらかじめ求められている水位差ｈと流量Ｑとの関係式（Ｑ＝ｆ（ｈ））から、容器５内を流れる流量を求めることができる。
【００４９】
この差圧伝送器６からの出力は、圧力差に比例した４〜２０ｍＡＤＣであり、この電流信号を基に上位系の演算器等で流量信号に変換され、制御、監視等の用途に使用される。
【００５０】
この場合、２つ単位容器は、既存の施設に簡単に取り付けることができるため、前述した従来のように流量計を設置するスペ−スを省くことができる上、低コストで流量測定を実現することができる。
【００５１】
また、第１の単位容器２と第２の単位容器３は、一端が開口したほぼ立方体の１個の容器５に、下部だけ開口するように仕切り板７を設けることで構成できるため、装置を簡単に構成することができ、コスト的に安価である。
【００５２】
上述したように、本実施の形態の流量測定装置では、既存の施設に簡単に取り付けることができるため、流量計を設置するスペ−スを省いて設置スペ−ス効率を良くし、しかも低コストで流量測定を実現することが可能となる。
【００５３】
（第２の実施の形態：請求項５に対応）
本実施の形態の流量測定装置は、前述した第１の実施の形態の流量測定装置において、前記検出された第１の単位容器２と第２の単位容器３との間の圧力差に相当する水位差から、あらかじめ求められた水位差と流量との関係式を用いて流体の流量を求める演算機能を、前記差圧伝送器６に備える構成としている。
【００５４】
以上のように構成した本実施の形態の流量測定装置においては、差圧伝送器６に演算機能を備えていることにより、水位差ｈと流量Ｑとの関係式Ｑ＝ｆ（ｈ）を基に、２つの単位容器の圧力差に相当する水位差ｈから流体の流量Ｑが差圧伝送器６側で演算され、差圧伝送器６の出力信号が流体の流量に比例したものとして得られる。
【００５５】
これにより、流体の流量測定を迅速に行なうことができる。
【００５６】
上述したように、本実施の形態の流量測定装置では、前述した第１の実施の形態と同様の効果を得ることが可能であるのに加えて、流体の流量測定を迅速に行なうことが可能となる。
【００５７】
（第３の実施の形態：請求項７に対応）
図２は、本実施の形態による流量測定装置における差圧伝送器の取り付け構成例を示す断面図であり、図１と同一要素には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００５８】
すなわち、本実施の形態の流量測定装置は、前述した第１の実施の形態の流量測定装置において、差圧伝送器６として、高圧側の受圧ダイアフラム９および低圧側の受圧ダイアフラム８を表裏の位置関係とした受圧部を有するリモートシールダイアフラム付差圧伝送器を用いる構成としている。
【００５９】
なお、図２において、１０は受圧部に配置されて圧力を感知する感圧センサ、１１は回路基板をそれぞれ示している。
【００６０】
以上のように構成した本実施の形態の流量測定装置においては、差圧伝送器６を、高圧側および低圧側の受圧ダイアフラム９および８を表裏の位置関係とした受圧部を有するリモートシールダイアフラム付差圧伝送器としていることにより、受圧部を２つの単位容器が接する部分に設けた仕切り板７の穴部７ａに取り付けるだけで、簡単に圧力差に相当する水位差を測定することができる。
【００６１】
上述したように、本実施の形態の流量測定装置では、前述した第１の実施の形態と同様の効果を得ることが可能であるのに加えて、受圧部を２つの単位容器が接する部分に設けた仕切り板７の穴部７ａに取り付けるだけで、簡単に圧力差を測定することが可能となる。
【００６２】
（第４の実施の形態：請求項８に対応）
本実施の形態の流量測定装置は、前述した第３の実施の形態の流量測定装置において、リモートシールダイアフラム付差圧伝送器の２つの受圧部を一体化し、高圧側および低圧側の受圧ダイアフラム９および８が表裏の位置関係とした受圧部とする構成としている。
【００６３】
以上のように構成した本実施の形態の流量測定装置においては、リモートシールダイアフラム付差圧伝送器の２つの受圧部を一体化し、高圧側および低圧側の受圧ダイアフラム９および８が表裏の位置関係とした受圧部としていることにより、装置を簡単に取り付けすることができ、コスト的に安価となる。
【００６４】
上述したように、本実施の形態の流量測定装置では、前述した第３の実施の形態と同様の効果を得ることが可能であるのに加えて、装置を簡単に取り付けすることが可能となり、コスト的に安価となる。
【００６５】
（第５の実施の形態：請求項９、請求項１０に対応）
図３は、本実施の形態による流量測定装置装置における差圧伝送器の取り付け構成例を示す断面図であり、図１および図２と同一要素には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００６６】
すなわち、本実施の形態の流量測定装置は、前述した第１の実施の形態または第３の実施の形態の流量測定装置において、差圧伝送器６の受圧部に、円周部にコーン状テーパ面を有する第１の突起体である突起部１２を設け、また仕切り板７に、突起部１２のテーパ面に接するようなコーン状テーパ面を有しかつ円筒部がほぼＣ字状に切り取られた第２の突起体であるＣ字状リング１３に固定し、さらに仕切り板７と差圧伝送器６の受圧部との間に、弾性体であるＯリング１４を設ける構成としている。
【００６７】
なお、図３において、１６はＣ字状リング１３を仕切り板７に固定する固定用ボルトを示している。
【００６８】
すなわち、メンテナンス等の際に、差圧伝送器６を仕切り板７から取り外せるようにした上で固定するための構成としている。
【００６９】
また、突起部１２、Ｃ字状リング１３の加工誤差等で生じたガタは、Ｏリング１４の弾性で吸収できるようにし、差圧伝送器６の受圧部と仕切り板７との間も、Ｏリング１４でシールできるようにしている。
【００７０】
さらに、Ｃ字状リング１３は、上部をカットすることにより真上に引き抜くことを可能にし、中央よりも少し上側でカットすることにより、容易には抜けてこないようにしている。
【００７１】
すなわち、差圧伝送器６を上側に引き抜く際に、Ｃ字状リング１３のカット面を通過する突起部１２の断面の最大は中心面であるため、これより大きな断面を有するような位置（中心よりどのくらい上か）をカット面に選ぶようにしている。
【００７２】
以上のように構成した本実施の形態の流量測定装置においては、差圧伝送器６を引き上げると、差圧伝送器６の突起部１２は仕切り板７側に押さえ付けられるが、Ｏリング１４が圧縮されて仕切り板７に寄ることによって上側にずれることができる。
【００７３】
そして、突起部１２の中心断面がＣ字状リング１３のカット面を越えた所から、Ｏリング１４の圧縮率が小さくなって、差圧伝送器６は仕切り版７から外れる。
【００７４】
これにより、例えば図２に示すようにボルトで固定した場合のように、水中に手を入れてボルトを外すような作業は発生せずに済み、差圧伝送器６を引き上げるだけで、取り外し、取り付けをすることができ、メンテナンスが容易となる。
【００７５】
また、弾性体として、ゴムパッキン等でもシールは可能であるが、押さえ力が小さくてもシール可能なＯリング１４を用いていることにより、突起部１２およびＣ状リング１３の加工公差をラフにでき、コストも削減することができる。
【００７６】
さらに、Ｏリング１４の方が穴部分での引っかかりが少なく、抜き差しし易くなる。
【００７７】
上述したように、本実施の形態の流量測定装置では、前述した第１の実施の形態または第３の実施の形態と同様の効果を得ることが可能であるのに加えて、差圧伝送器６を引き上げるだけで、取り外し、取り付けをすることができ、メンテナンスが容易となり、また弾性体としてＯリング１４を用いて、突起部１２およびＣ状リング１３の加工公差をラフにすることができ、コストも削減することができ、さらに抜き差しし易くすることが可能となる。
【００７８】
（第６の実施の形態：請求項１１、請求項１２に対応）
図４は、本実施の形態による流量測定装置装置における差圧伝送器の取り付け構成例を示す断面図であり、図２と同一要素には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００７９】
すなわち、本実施の形態の流量測定装置は、前述した第３の実施の形態の流量測定装置において、前記Ｃ字状リング１３を弾性を有するゴム等の弾性体であるＣ字状リング１５とする構成としている。
【００８０】
以上のように構成した本実施の形態の流量測定装置においては、前述した第５の実施の形態の場合と同様に、差圧伝送器６を引き上げるだけで、取り外し、取り付けをすることができ、メンテナンスが容易となるのに加えて、Ｃ字状リング１３をゴムとしていることにより、取り付け、取り外し時には、Ｃ字状リング１３が変形することで、仕切り板７と差圧伝送器６との間に弾性体を設けるのと同様の効果を得ることができ、構成がより一層簡単となる。
【００８１】
上述したように、本実施の形態の流量測定装置では、前述した第５の実施の形態と同様の効果を得ることが可能であるのに加えて、構成をより一層簡単とすることが可能となる。
【００８２】
（第７の実施の形態：請求項１３に対応）
本実施の形態の流量測定装置は、前述した第６の実施の形態の流量測定装置において、仕切り板７に設けられたＣ字状リング１３を、弾性体を介して固定する構成としている。
【００８３】
以上のように構成した本実施の形態の流量測定装置においては、Ｃ字状リング１３を弾性的に取りつけていることにより、取り付け、取り外し時には、Ｃ字状リング１３が仕切り板７から離れるため、前述した第６の実施の形態の場合と同様に、差圧伝送器６を引き上げるだけで、取り外し、取り付けをすることができ、メンテナンスが容易となるのに加えて、構成がより一層簡単となる。
【００８４】
上述したように、本実施の形態の流量測定装置では、前述した第５の実施の形態と同様の効果を得ることが可能であるのに加えて、構成をより一層簡単とすることが可能となる。
【００８５】
（第８の実施の形態：請求項１４に対応）
図５は、本実施の形態による流量測定装置装置における差圧伝送器の取り付け構成例を示す断面図であり、図４と同一要素には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００８６】
すなわち、本実施の形態の流量測定装置は、前述した第７の実施の形態の流量測定装置において、Ｃ字状リング１３をばね座金１７を介して仕切り板７に固定する構成としている。
【００８７】
この場合、固定状態でばね座金１７が圧縮しきらないようにする必要がある。本例では、固定用ボルト１６がゆるまないようにロックナット１８を使用している。
【００８８】
以上のように構成した本実施の形態の流量測定装置においては、Ｃ字状リング１３をばね座金１７を介して仕切り板７に固定していることにより、前述した第７の実施の形態の場合と同様に、差圧伝送器６を引き上げるだけで、取り外し、取り付けをすることができ、メンテナンスが容易となるのに加えて、構成がより一層簡単となる。
【００８９】
さらに、汎用品であるばね座金１７を使用できるため、装置がコスト的により一層安価となる。
【００９０】
上述したように、本実施の形態の流量測定装置では、前述した第７の実施の形態と同様の効果を得ることが可能であるのに加えて、コスト的により一層安価とすることが可能となる。
【００９１】
（第９の実施の形態：請求項１５に対応）
図６は、本実施の形態による流量測定装置装置における差圧伝送器の取り付け構成例を示す断面図であり、図４と同一要素には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００９２】
すなわち、本実施の形態の流量測定装置は、前述した第７の実施の形態の流量測定装置において、Ｃ字状リング１３をゴムブッシュ１９と座金２０を介して仕切り板７に固定する構成としている。
【００９３】
以上のように構成した本実施の形態の流量測定装置においては、Ｃ字状リング１３をゴムブッシュ１９と座金２０を介して仕切り板７に固定していることにより、前述した第７の実施の形態の場合と同様に、差圧伝送器６を引き上げるだけで、取り外し、取り付けをすることができ、メンテナンスが容易となるのに加えて、構成がより一層簡単となる。
【００９４】
上述したように、本実施の形態の流量測定装置では、前述した第７の実施の形態と同様の効果を得ることが可能であるのに加えて、構成をより一層簡単とすることが可能となる。
【００９５】
（第１０の実施の形態：請求項１６に対応）
図７は、本実施の形態による流量測定装置装置における差圧伝送器の取り付け構成例を示す断面図であり、図４と同一要素には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００９６】
すなわち、本実施の形態の流量測定装置は、前述した第７の実施の形態の流量測定装置において、Ｃ字状リング１３をゴム板２１を介して仕切り板７に固定する構成としている。
【００９７】
この場合、本例では、仕切り板７とゴム板２１、ゴム板２１とＣ字状リング１３の固定は、接着剤で行なう。
【００９８】
以上のように構成した本実施の形態の流量測定装置においては、Ｃ字状リング１３をゴム板２１を介して仕切り板７に固定していることにより、前述した第７の実施の形態の場合と同様に、差圧伝送器６を引き上げるだけで、取り外し、取り付けをすることができ、メンテナンスが容易となるのに加えて、構成がより一層簡単となる。
【００９９】
上述したように、本実施の形態の流量測定装置では、前述した第７の実施の形態と同様の効果を得ることが可能であるのに加えて、構成をより一層簡単とすることが可能となる。
【０１００】
（第１１の実施の形態：請求項１７に対応）
図８は、本実施の形態による流量測定装置装置における差圧伝送器の取り付け構成例を示す断面図であり、図４と同一要素には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【０１０１】
すなわち、本実施の形態の流量測定装置は、前述した第７の実施の形態の流量測定装置において、Ｃ字状リング１３をゴム糊のような硬化時でも弾性を有する接着剤２２で仕切り板７に固定する構成としている。
【０１０２】
以上のように構成した本実施の形態の流量測定装置においては、Ｃ字状リング１３を硬化時でも弾性を有する接着剤２２で仕切り板７に固定していることにより、前述した第７の実施の形態の場合と同様に、差圧伝送器６を引き上げるだけで、取り外し、取り付けをすることができ、メンテナンスが容易となるのに加えて、構成がより一層簡単となる。
【０１０３】
上述したように、本実施の形態の流量測定装置では、前述した第７の実施の形態と同様の効果を得ることが可能であるのに加えて、構成をより一層簡単とすることが可能となる。
【０１０４】
（その他の実施の形態）
（ａ）前記実施の形態では、開口部を含む第１の単位容器２から第２の単位容器３に至る流路内において圧力差を発生させる圧力差発生手段として、第２の単位容器３の内部側壁に複数の板状突起体４を設ける場合について説明したが、これに限らず、圧力差発生手段として、第２の単位容器３の流路面積を、第１の単位容器２の流路面積よりも小さくすることにより、同様の圧力差を発生させるようにしてもよい（請求項３に対応）。
【０１０５】
（ｂ）前記実施の形態では、開口部を含む第１の単位容器２から第２の単位容器３に至る流路内において圧力差を発生させる圧力差発生手段として、第２の単位容器３の内部側壁に複数の板状突起体４を設ける場合について説明したが、これに限らず、圧力差発生手段として、第１の単位容器２と第２の単位容器３の間の開口部の開口面積を、第１の単位容器２の流路面積よりも小さくすることにより、同様の圧力差を発生させるようにしてもよい（請求項４に対応）。
【０１０６】
（ｃ）前記実施の形態では、第１の単位容器２と第２の単位容器３との間の圧力差を水位差として検出する場合について説明したが、これに限らず、第１の単位容器２および第２の単位容器３の水位をフロートでそれぞれ測定して、第１の単位容器２と第２の単位容器３との間の水位差を求めるようにしてもよい。
【０１０７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の流量測定装置によれば、従来のように排水管に流量計を設けることなく、差圧伝送器を用いた簡単な構成によって水処理等の開路での流量測定ができるので、以下のような種々の効果を得ることができる。
【０１０８】
（ａ）専用の流量測定ラインを設ける必要がないため、設置スペ−ス効率が良くなる。
【０１０９】
（ｂ）差圧伝送器を利用した簡単な構成であるため、低コストで流量測定を実現することが可能となる。
【０１１０】
（ｃ）水没する差圧検出部は取り外しが容易で、流体中に手を入れて作業する必要がなくなり、メンテナンスが容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による流量測定装置の第１の実施の形態を示す断面図。
【図２】本発明の第３の実施の形態による流量測定装置における差圧伝送器の取り付け構成例を示す断面図。
【図３】本発明の第５の実施の形態による流量測定装置における差圧伝送器の取り付け構成例を示す断面図。
【図４】本発明の第６の実施の形態による流量測定装置における差圧伝送器の取り付け構成例を示す断面図。
【図５】本発明の第８の実施の形態による流量測定装置における差圧伝送器の取り付け構成例を示す断面図。
【図６】本発明の第９の実施の形態による流量測定装置における差圧伝送器の取り付け構成例を示す断面図。
【図７】本発明の第１０の実施の形態による流量測定装置における差圧伝送器の取り付け構成例を示す断面図。
【図８】本発明の第１１の実施の形態による流量測定装置における差圧伝送器の取り付け構成例を示す断面図。
【図９】従来の流量測定の一例を示す概要図。
【符号の説明】
１…流路端
２…第１の単位容器
３…第２の単位容器
４…板状突起体
５…容器
６…差圧伝送器
７…仕切り板
８…低圧側受圧ダイアフラム
９…高圧側受圧ダイアフラム
１０…感圧センサ
１１…回路基板
１２…突起部
１３…Ｃ字状リング
１４…Ｏリング
１５…Ｃ字状リング
１６…固定用ボルト
１７…ばね座金
１８…ロックナット
１９…ゴムブッシュ
２０…座金
２１…ゴム板
２２…接着剤。

Claims

流体が全て流れ込むように流路端に設けられた第１の単位容器と、
前記第１の単位容器と接しかつ底部で当該第１の単位容器と開口部を持って設けられた第２の単位容器と、
前記開口部を含む前記第１の単位容器から第２の単位容器に至る流路内において圧力差を発生させる圧力差発生手段と、
前記第１の単位容器と前記第２の単位容器とが接する部分に設けた穴部に取り付けられ、当該第１の単位容器と第２の単位容器との間の圧力差を検出する差圧検出手段と、
前記差圧検出手段の出力から、あらかじめ求められた圧力差と流量との関係式を用いて前記流体の流量を求める演算機能と
を備え、
前記圧力発生手段は、前記第２の単位容器の内部側壁に複数の板状突起体を有し、または、前記第２の単位容器の流路面積は、前記第１の単位容器の流路面積よりも小さくしてなり、
前記差圧検出手段は、高圧側および低圧側の受圧ダイアフラムを表裏の位置関係とした受圧部を有するリモートシールダイアフラムとしたことを特徴とする流量測定装置。
前記差圧検出手段は、前記リモートシールダイアフラム付差圧伝送器の２つの受圧部を一体化し、高圧側および低圧側の受圧ダイアフラムが表裏の位置関係とした受圧部としたことを特徴とする請求項 1 に記載の流量測定装置。