JP5373219B1

JP5373219B1 - 面積流量計

Info

Publication number: JP5373219B1
Application number: JP2013103026A
Authority: JP
Inventors: 浩平先山; 明裕鶴田; 健二松坂
Original assignee: Tokyo Keiso Co Ltd; Atsuden Co Ltd
Current assignee: Tokyo Keiso Co Ltd; Atsuden Co Ltd
Priority date: 2013-05-15
Filing date: 2013-05-15
Publication date: 2013-12-18
Anticipated expiration: 2033-05-15
Also published as: JP2014224703A

Abstract

【課題】面積流量計において、フロートの径を変えることなく流通断面積を大きくし、その分だけ大きな流量測定に対応する。
【解決手段】鉛直方向に配置されたガラス等の透明体から成るテーパ管１は、上部にゆく程内径が大きくなっており、テーパ管１内を流体が下方から上方に流れるようになっている。テーパ管１内を上下に移動してその時点の流量を示すフロート２には、中心軸に沿って断面円形の流体通過孔２ａが穿孔されている。
流通断面積はテーパ管１の内径とフロート２の外径間に形成される環状断面積に加えて、フロート２の流体通過孔２ａの断面積が加わるので、より大きな流量測定が可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、テーパ管内で作動するフロート（浮子）の位置を読み取って流量を測定する面積流量計に関するものである。

管内を移動する流量を測定する際に、上方に広がるテーパ管を鉛直方向に配置して下方から流体を流し、テーパ管内のフロートが流量に依存して上下するという原理を利用した面積流量計は従来から用いられている。

つまり、テーパ管の下方から流体を導入すると、流れはフロートにより絞られ、その上下に差圧が生ずる。フロートはこの差圧による上向きの力を受けて上昇するが、フロートがテーパ管の上方に移動するのに伴いテーパ管とフロートとの間の環状の流通断面積が大きくなり、その上昇力は次第に減少し、フロートは浮力を差し引いた有効重量と平衡する位置で停止する。

このときのフロートの上昇高さによって決まる流通断面積と流量は比例関係にあるので、その位置を検出して流量を求めることができる。

特開２０００−６５６１１号公報

面積流量計において、測定流量を大きくするには、流通断面積を大きくすると共にフロートの有効重量を大きくする必要がある。流通断面積を大とするには、テーパ管の内径とフロートの直径との差を大きくすることが必要であり、フロートが揺動し易くなり、フロート位置の読取り精度が問題となることもある。一方、フロートの重量を大きくするには、フロートの長さを大きくしたり、特殊な材料を使用することになる。

引用文献１において、中心に孔部が設けられているフロートが開示されている。しかし、この孔部はフロートをガイド軸に沿って安定させて上下動させるものであり、フロート部の孔部には流体を通過させる隙間は殆どなく、フロートの孔部は流通断面積とは無関係である。

本発明の目的は、上述の課題を解決し、フロートの中心に流体通過孔を設けて流通断面積を大きくすることにより、同じテーパ管を用いても、より大きな流量の測定を可能とし、精度の良い測定ができる面積流量計を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明に係る面積流量計は、テーパ管中のフロートの位置を基に、前記テーパ管内を下方から上方に向けて流れる流体の流量を測定する面積流量計において、前記フロートの中心軸に沿って流体通過孔を穿孔し、前記テーパ管と前記フロートとの間に形成される環状断面積と前記フロートに設けた流体通過孔の断面積との和の流通断面積を通過する流量の大きさによって前記フロートを押し上げる力と、前記フロートの浮力を差し引いた自重とが釣り合う前記フロートの上下位置により流量を測定することを特徴とする。
また、本発明に係る面積流量計は、テーパ管中のフロートの位置を基に、前記テーパ管内を下方から上方に向けて流れる流体の流量を測定する面積流量計において、前記フロートの中心軸に沿って流体通過孔を穿孔し、前記テーパ管の中心に上部の径を小、下部の径を大とした錐状の棒状体を取り付け、該棒状体を前記フロートの流体通過孔内に挿入し、前記フロートを前記棒状体に沿って移動するようにし、前記テーパ管と前記フロートとの間に形成される環状断面積と前記棒状体が挿入された前記フロートの流体通過孔の有効断面積との和の流通断面積を通過する流量の大きさによって前記フロートを押し上げる力と、前記フロートの浮力を差し引いた自重とが釣り合う前記フロートの上下位置により流量を測定することを特徴とする。

本発明に係る面積流量計によれば、フロートの中心に流体通過孔を設けたことにより、フロートの径を変えることなく流通断面積が大きくなり、その分だけ大きな流量測定に対応できる。

また、フロートに流体通過孔を設けたことによりフロートが軽くなり、圧力が小さな被測定流体に対しても測定が可能となる。

実施例１の面積流量計の縦断面図である。上部ストッパの斜視図である。下部ストッパの斜視図である。実施例２の縦断面図である。実施例３の縦断面図である。図５のＡ−Ａ線に沿った断面図である。

本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。

図１は実施例１の面積流量計の縦断面図であり、鉛直方向に配置されたガラス等の透明体又は金属体から成るテーパ管１は、上部にゆく程内径が大きくなっており、テーパ管１内を流体Ｆが下方から上方に流れるようになっている。テーパ管１内を上下に移動してその時点の流量を示すフロート２は、例えば金属材から成る略円筒体とされ、中心軸に沿って断面円形等の流体通過孔２ａが穿孔されている。また、テーパ管１の外面には図示しない流量目盛が印刷等により画かれている。

テーパ管１の上下部のそれぞれには、フロート２の移動範囲を規制するために、図２に示す上部ストッパ３、図３に示す下部ストッパ４が設けられている。上部ストッパ３、下部ストッパ４は３方向の梁状の支持部３ａ、４ａにより構成され、これらの支持部３ａ、４ａの間を流体Ｆが流れるようにされている。また、下部ストッパ４上には、上方に尖った錐体から成る棒状体４ｂが設けられており、この棒状体４ｂはフロート２の流体通過孔２ａ内に下方から挿入されるようになっている。

流体通過孔２ａはフロート２がどの位置にあっても、常時、この流体通過孔２ａの断面積に相当する流通断面積の差をもたらすことになる。従って、特に流体Ｆの流量が小さい場合の測定値を不安定とさせることになり、低流量時に点線で示す位置にフロート２が下降している場合には、下部ストッパ４の例えば円錐状の棒状体４ｂにより流体通過孔２ａの断面積が小さくなるように、流体通過孔２ａの入口を塞ぐようにしている。

流量測定中は、テーパ管１の内径とフロート２の外径とで形成される環状断面積及び流体通過孔２ａの断面積との和の流通断面積を通過する流量の大きさにより、流体Ｆがフロート２を押し上げる力と、フロート２の浮力を差し引いた自重とが釣り合う上下方向位置でフロート２は停止する。従って、その位置を目盛から読み取ることにより流量を知ることができる。

このように、フロート２に流体通過孔２ａを設けることにより、同じサイズのテーパ管１、フロート２を用いても流通断面積が大きくなるため、より大きな流量測定に対応することができる。なお、流通断面積を大きくするだけならば、フロート２の径を小さくすれば済むが、これによるとフロート２とテーパ管１の内壁との間隙が大きくなるので、フロート２の揺動が大きくなる。

また、フロート２の流体通過孔２ａ内に例えば螺旋状の溝部を形成すると、流量測定中にフロート２に回転力が与えられ、遠心力のバランスによりフロート２はテーパ管１の中心に安定して位置するようになり、測定値が更に安定する。

なお、一般に面積流量計は低流量において流量を精度良く測定できないが、下部ストッパ４に設けた棒状体４ｂの形状を工夫することにより、その特性を改善できる可能性がある。

図４は実施例２の縦断面図であり、図１に示す棒状体４ｂはテーパ管１の上部にまで延在された棒状体５とされている。棒状体５は好ましくは円錐状であり、上方に向かうにつれ細径とされた錐体が下部ストッパ４から上部ストッパ３に至るまで延びており、フロート２の流体通過孔２ａ内に挿通されている。棒状体５の上端５ａの細径部は上部ストッパ３に固定され、下端５ｂの大径部の一部は下部ストッパ４に固定されている。棒状体５の材質は精密加工等を考慮すると金属製が好ましいが、合成樹脂製であってもよい。

この実施例２の面積流量計では、棒状体５が挿入された流体通過孔２ａの有効断面積は、フロート２の上下位置によって異なり一定ではないが、テーパ管１とフロート２間の環状断面積に加えて、フロート２の流体通過孔２ａ内を流体Ｆが流通することにおいて実施例１と同様である。フロート２は棒状体５に沿って動くことにより、フロート２は安定して上下動し、停止した位置を基に流量を検知できることは実施例１と同様である。

また、棒状体５は上部に至るほど細径となっているので、テーパ管１とフロート２の流通断面積の拡大率は単なるテーパ管よりも大きくなり、テーパ管１自体の拡大率が大きくなることと等価である。従って、流量測定範囲が拡大することになる。

図５は実施例３の縦断面図、図６は図５のＡ−Ａ線に沿った断面図である。テーパ管１の内壁とフロート２との間に生ずるがたを防止するために、テーパ管１の内壁から内方に突出して、長手方向に複数の例えば３本の条片状のガイド用のリブ６がテーパ管１と一体に設けられている。これらのリブ６はテーパ管１の断面に対し例えば１２０度の等角度で配置されている。

リブ６はテーパ管１の長手方向に沿って、その頂部６ａ同士が平行に配置されているので、フロート２はテーパ管１に対する上下のどの位置にあっても、リブ６の頂部６ａに対する間隙は同じであり、フロート２の姿勢がリブ６によって支持され、揺動が発生することがなくなる。

１テーパ管
２フロート
２ａ流体通過孔
３上部ストッパ
３ａ支持部
４下部ストッパ
４ａ支持部
４ｂ、５棒状体
６リブ

Claims

テーパ管中のフロートの位置を基に、前記テーパ管内を下方から上方に向けて流れる流体の流量を測定する面積流量計において、前記フロートの中心軸に沿って流体通過孔を穿孔し、前記テーパ管と前記フロートとの間に形成される環状断面積と前記フロートに設けた流体通過孔の断面積との和の流通断面積を通過する流量の大きさによって前記フロートを押し上げる力と、前記フロートの浮力を差し引いた自重とが釣り合う前記フロートの上下位置により流量を測定することを特徴とする面積流量計。
前記流体通過孔内に螺旋状の溝部を形成したことを特徴とする請求項１に記載の面積流量計。
前記テーパ管の上下部に前記フロートの移動範囲を規制する上部ストッパと下部ストッパとを設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の面積流量計。
低流量時に前記フロートが前記下部ストッパ上に位置する場合に、前記下部ストッパに設けた上方に尖った錐状の棒状体を前記フロートの流体通過孔に挿入することを特徴とする請求項３に記載の面積流量計。
前記テーパ管に沿って前記テーパ管の内方に突出する複数の条片状のリブを前記テーパ管の内壁に沿って設け、これらのリブは頂部同士を互いに平行とし、前記リブの頂部により前記フロートの姿勢を支持することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の面積流量計。
テーパ管中のフロートの位置を基に、前記テーパ管内を下方から上方に向けて流れる流体の流量を測定する面積流量計において、前記フロートの中心軸に沿って流体通過孔を穿孔し、前記テーパ管の中心に上部の径を小、下部の径を大とした錐状の棒状体を取り付け、該棒状体を前記フロートの流体通過孔内に挿入し、前記フロートを前記棒状体に沿って移動するようにし、前記テーパ管と前記フロートとの間に形成される環状断面積と前記棒状体が挿入された前記フロートの流体通過孔の有効断面積との和の流通断面積を通過する流量の大きさによって前記フロートを押し上げる力と、前記フロートの浮力を差し引いた自重とが釣り合う前記フロートの上下位置により流量を測定することを特徴とする面積流量計。