JP5069453B2

JP5069453B2 - 流量測定装置

Info

Publication number: JP5069453B2
Application number: JP2006319052A
Authority: JP
Inventors: 明彦忠政
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2006-11-27
Filing date: 2006-11-27
Publication date: 2012-11-07
Anticipated expiration: 2026-11-27
Also published as: JP2008134098A

Description

本発明は、液体等の流量を計測する流量測定装置に関するものである。

従来より流量測定装置としては様々なものが提供されている（例えば、特許文献１参照。）。図４はその一例を示すものであり、５は中心に略円錐状の誘導突起１を突設して略ドーナツ状の流路２を内部に設けたケーシング、３は流路２に対して略ドーナツ状の円の接線方向に設けた流入管、４は流路２に対して略ドーナツ状の円の垂直方向に設けた流出管、６は強磁性体等の外周をシリコンゴム等で被覆した球状の流動体で、この流動体６は、流路２の中に移動自在に収容できるように、外径が流路２の内径よりも若干小さく形成されている。１７は流路２に磁界をかけると共に、この磁界の磁束密度の変化をホール素子等で検知する検知部、８は検知部１７から出力されたパルス状の信号に基づいて流路２に流入した液体の流量を算出する演算回路である。

このようにして構成された流量測定装置によれば、次のようにして流量を測定することができる。すなわち、流入管３から流路２に流入した液体は、流路２を周回して、流出管４から外部に流出するが、その間、流路２の中に収容されている流動体６は、流路２の中を液体と共に流れて、流路２の中での周回を繰り返す。このため、流動体６が検知部１７によって磁界がかけられている場所を通過するたびに、その磁界の磁束密度が変化して、検知部１７から信号が間欠的に出力されるので、演算回路８においてその信号の周期、単位時間当りのパルス数等を計測すれば、流路２を通過する液体の流量を算出することができる。
特開平５−１０７９３号公報

しかしながら、従来の流量測定装置にあっては、液体としてワニスやスラリーのようなものを用いる場合には、その流量の測定精度が落ちてしまうものであった。すなわち、ワニスやスラリーのような液体には、沈降して流路２の下面に付着・堆積するような物質が含まれているが、このような物質が流動体６の流れを妨害してしまうのである。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、従来よりも流量測定の精度を向上させることができる流量測定装置を提供することを目的とするものである。

本発明に係る流量測定装置は、中心に誘導突起１を突設して略ドーナツ状の流路２を内部に設けると共に、前記流路２に対して接線方向に流入管３を設け、かつ、前記流路２に対して垂直方向に流出管４を設けて形成されるケーシング５と、前記流路２の中の液体の流れに乗って前記流路２の中を周回するように、外径を前記流路２の内径よりも小さくした中空状の流動体６と、前記流動体６の周回数を計測する計測手段７と、前記周回数と前記流路２の容積値とで前記流路２に流入した前記液体の流量を算出する演算回路８とを具備すると共に、前記流路２の上面に水平面がなく、前記上面が前記流出管４に向けて上り傾斜面に形成されていることを特徴とするものである。

前記流量測定装置において、前記流動体６の密度が前記液体の密度よりも小さいことが好ましい。

前記流量測定装置において、前記流動体６が金属製であることが好ましい。

前記流量測定装置において、前記流動体６が耐腐食性を有する金属製であると共に前記流路の内面がテフロン（登録商標）で形成されていることが好ましい。

前記流量測定装置において、前記流路２内に前記液体が下から上に向かって流入するように前記流入管３を傾斜させて設けると共に、前記流入管３の上面が、前記流路２の下面よりも高く、かつ、前記流路２の上下面の中央の高さよりも低い高さに位置し、前記流入管３の下面が、前記流路２の下面よりも低い高さに位置していることが好ましい。

前記流量測定装置において、前記流路２内に前記液体が下から上に向かって流入するように前記流入管３を傾斜させて設けると共に、前記流入管３から流入した前記液体がそのまま上昇するように、前記流路２の下面を略螺旋状に上り傾斜面に形成して成ることが好ましい。

前記流量測定装置において、前記流入管３にストッパー１２を設けて成ることが好ましい。

前記流量測定装置において、前記流入管３に排出管１３を設けて成ることが好ましい。

本発明に係る流量測定装置によれば、流動体が中空状であることによって、流動体は浮いた状態で流路の中を周回することができ、たとえ流路の下面に付着物や堆積物が存在していても、このような物質で流動体の流れが妨害されるようなことがなく、液体の流量を精度良く測定することができるものであり、また、中空状の流動体は液体の流れに追従しやすいので、少ない流量でも精度良く測定することができるものである。さらに、略ドーナツ状の流路の上面に気泡が滞留するのを防止することができるものである。

以下、本発明の実施の形態を説明する。

図１は本発明の実施の形態の一例を示すものであり、５は中心に略円錐台状の誘導突起１を突設して略ドーナツ状の流路２を内部に設けて形成されるケーシングであり、このケーシング５は全体が合成樹脂等で形成されている。

６は球状の中空状の流動体であり、この流動体６は、流路２の中の液体の流れに乗って流路２の中を自由に周回することができるように、外径を流路２の内径よりも若干小さくして形成されている。なお、図１において液体の流れを矢印で示す。

ここで、流動体６の密度は液体の密度よりも小さいことが好ましい。これにより、液体が流路２を周回する間、流路２の下面（底面）から流動体６をより確実に浮かせることができるものである。

また、流動体６は、ポリプロピレン等の合成樹脂で形成してもよいが、金属製であることが好ましい。例えば、流動体６はステンレス（ＳＵＳ）等で形成されているのが好ましい。このような金属製の流動体６は誘導電流及び静電容量が大きいので、計測手段７（後述）として、電磁誘導式、高周波発振式、静電容量式の近接センサを用いる場合には、検知精度が向上すると共に誤検知が少なくなるものである。

さらに、流動体６は、耐腐食性を有する金属製であると共に流路２の内面がテフロン（登録商標）で形成されているのが好ましい。耐腐食性を有する金属としては、例えば、ステンレス（ＳＵＳ）等を挙げることができる。このように、流動体６と流路２とがいずれも耐腐食性であると、水のような腐食性のない液体の流量を測定することができるのみならず、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、トルエンのような腐食性のある液体の流量をも測定することができるものである。なお、ケーシング５全体がテフロン（登録商標）で形成されていてもよい。

３は流路２に対して接線方向に設けた流入管である。流入管３は水平に設けてもよいが、図１（ｂ）に示すように傾斜させて設けるのが好ましい。具体的には、略ドーナツ状の流路２内に液体が下から上に向かって流入するように流入管３を傾斜させて設けるのが好ましい。これにより、液体を下から上に向かって流入させることができ、流動体６をより確実に流路２の下面から浮かせた状態で周回させることができるものである。また、図１（ｂ）に示すように、流入管３の上面３ａが、略ドーナツ状の流路２の下面の高さＨ_１よりも高く、かつ、略ドーナツ状の流路２の上下面の中央の高さＨ_２よりも低い高さに位置し、さらに流入管３の下面３ｂが、略ドーナツ状の流路２の下面の高さＨ_１よりも低い高さに位置していることが好ましい。このように、流入管３の上下面の高さを所定の高さに位置させることによって、流動体６をスムーズに周回させることができるものである。

ここで、流入管３にはストッパー１２を設けておくのが好ましい。このストッパー１２は、例えば、図３に示すように流入管３の内壁間に阻止棒１４を架設して形成したり、あるいは流入管３の途中に網状部材を設けて形成したりすることができる。このようなストッパー１２を設けておくと、流量測定を行った後に液体を流入管３などから排出する場合に、ストッパー１２によって、流動体６が流入管３から脱落するのを防止することができるものである。なお、ストッパー１２は流動体６の脱落を防止するためのものであり、液体の流れを阻止するものでないのはいうまでもない。

また、流入管３の下面３ｂには排出管１３を設けるのも好ましい。これにより、流量測定を終えた液体などを排出することができるのみならず、流路２の下面に付着・堆積した物質などを排出管１３から容易に抜き取ることができるものである。

４は略ドーナツ状の流路２に対して垂直方向に設けた流出管であり、この流出管４は誘導突起１の上方に位置している。

ここで、図１（ｂ）に示すように略ドーナツ状の流路２の上面に水平面がなく、前記上面が流出管４の内面に向けて滑らかな上り傾斜面に形成されているのが好ましい。このように水平面がなく、上り傾斜面であると、略ドーナツ状の流路２の上面に気泡が滞留するのを防止することができるものである。

７は流動体６の周回数を計測する計測手段であり、ケーシング５の内部であって流路２の外側に設けられている。この計測手段７としては、流動体６が接近したことを非接触で検出できるものであれば特に限定されるものではないが、例えば、電磁誘導式、高周波発振式、静電容量式の近接センサを用いることができる。

８はマイクロコンピュータ等の電子回路で形成され、計測手段７で計測された流動体６の周回数と流路２の容積値とで流路２に流入した液体の流量を算出する演算回路である。

１５は短冊状の整流板であり、誘導突起１の上面に４枚の整流板１５が突設されている。図１（ａ）に示すように整流板１５同士は離間しており、各整流板１５の裏面に他の整流板１５が略垂直に配置されている。このように整流板１５を設けることによって、乱流などが発生するのを防止することができる。

このようにして構成された流量測定装置によれば、次のようにして流量を測定することができる。すなわち、流入管３から流路２に流入した液体は、誘導突起１を中心にして流路２を一定の向き（図１では左回り）に周回して、流出管４から外部に流出するが、その間、流路２の中に収容されている流動体６は、流路２の中を液体と共に流れて、流路２の中での周回を繰り返す。このため、流動体６が計測手段７の近傍を通過するたびに、計測手段７から信号が間欠的に出力されるので、演算回路８においてその信号の周期、単位時間当りのパルス数等を計測すれば、流路２を通過する液体の流量を算出することができる。

そして本発明によれば、流動体６が中空状であることによって、流動体６は浮いた状態で流路２の中を周回することができ、たとえ流路２の下面（底面）に付着物や堆積物が存在していても、このような物質で流動体６の流れが妨害されるようなことがなく、液体の流量を精度良く測定することができるものであり、また、中空状の流動体６は液体の流れに追従しやすいので、少ない流量でも精度良く測定することができるものである。

図２は本発明の実施の形態の他の一例を示すものであり、図１に示すものと同様に、略ドーナツ状の流路２内に液体が下から上に向かって流入するように流入管３を傾斜させて設けているが（図２（ｂ）参照）、略ドーナツ状の流路２の形状が図１に示すものとは異なる。すなわち、図１に示すものでは、略ドーナツ状の流路２の最下面は同じ高さＨ_１で水平であるが（図１（ｂ）参照）、図２に示すものでは、流入管３から流入した液体がそのまま上昇するように、略ドーナツ状の流路２の下面が略螺旋状に上り傾斜面に形成されている。このように、略ドーナツ状の流路２の下面が略螺旋状に上り傾斜面に形成されていることによって、流動体６をさらにスムーズに周回させることができると共に、流量測定を行った後には液体や付着物・堆積物等を落差により容易に排出することができるものである。なお、略螺旋状の傾斜面を上り切った液体は、段差１６から落ちて、流入管３から新たに流路２に流入してくる液体と合流する。また、略ドーナツ状の流路２の上面は同じ高さである。その他の構成は図１に示すものと同様である。

本発明の実施の形態の一例を示すものであり、（ａ）は水平断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。本発明の実施の形態の他の一例を示すものであり、（ａ）は水平断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。図１（ａ）又は図２（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。従来の技術の一例を示す垂直断面図である。

符号の説明

１誘導突起
２流路
３流入管
４流出管
５ケーシング
６流動体
７計測手段
８演算回路
１２ストッパー
１３排出管

Claims

中心に誘導突起を突設して略ドーナツ状の流路を内部に設けると共に、前記流路に対して接線方向に流入管を設け、かつ、前記流路に対して垂直方向に流出管を設けて形成されるケーシングと、前記流路の中の液体の流れに乗って前記流路の中を周回するように、外径を前記流路の内径よりも小さくした中空状の流動体と、前記流動体の周回数を計測する計測手段と、前記周回数と前記流路の容積値とで前記流路に流入した前記液体の流量を算出する演算回路とを具備すると共に、前記流路の上面に水平面がなく、前記上面が前記流出管に向けて上り傾斜面に形成されていることを特徴とする流量測定装置。
前記流動体の密度が前記液体の密度よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の流量測定装置。
前記流動体が金属製であることを特徴とする請求項１又は２に記載の流量測定装置。
前記流動体が耐腐食性を有する金属製であると共に前記流路の内面がテフロン（登録商標）で形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の流量測定装置。
前記流路内に前記液体が下から上に向かって流入するように前記流入管を傾斜させて設けると共に、前記流入管の上面が、前記流路の下面よりも高く、かつ、前記流路の上下面の中央の高さよりも低い高さに位置し、前記流入管の下面が、前記流路の下面よりも低い高さに位置していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の流量測定装置。
前記流路内に前記液体が下から上に向かって流入するように前記流入管を傾斜させて設けると共に、前記流入管から流入した前記液体がそのまま上昇するように、前記流路の下面を略螺旋状に上り傾斜面に形成して成ることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の流量測定装置。
前記流入管にストッパーを設けて成ることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の流量測定装置。
前記流入管に排出管を設けて成ることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の流量測定装置。