JP6771254B2 - 流量計測装置及び流量計測方法 - Google Patents
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Description
(式1):ΔP=c1×η×Q+c2×ρ×Q2+c3
(Q:流量、ΔP:差圧、η:動粘度係数、ρ:密度、c1〜c3:係数)
(式2)L=2(K+r)
(式3)d=2(K(1/cosθ−tanθ)+r)
(O:原点、d:柱状部材の幅、L:柱状部材の流れ方向の長さ、r:原点Oから流れ方向に±K離れた点aを中心とした円弧の半径、θ:円弧の中心角/2)
(式4)ΔP=c1×η×Q+c2×ρ×Q2+c3
(Q:流量、ΔP:差圧、η:動粘度係数、ρ:密度、c1〜c3:係数)
本発明に係る流量計測装置1は、図1に示すように、大略、流体が流れる管体4における差圧ΔPを計測する計測器2と、計測された差圧ΔPから流体の流量Qを計算する処理機3とを備える。なお、本実施形態において、流体は人体の呼吸である。
まず、既知の異なる流量Qを管体4に流し、流量Qに対応する差圧ΔPを計測器3にて複数回計測し、流量Qに対する差圧ΔPの全データ群Aを取得する。
上記実施形態において、柱状部材5の先端53が管内面41aに当接(管内面41aに接触または管内面41aに固着)するようにした。しかし、柱状部材5はこれに限られるものではなく、先端53を管内面41aに当接させる必要はない。柱状部材5の管内部40における延在方向Yの長さL2は、管体4の直径Dよりも小であってもよい。例えば、図8に示すように、管体4の直径Dの半分(半径)より若干長い程度の長さでもよい。先端53’と管内面41aとの間に隙間G2を形成することで、柱状部材5’の流体から受ける圧力が減少するので、圧力損失を減少させることができ、耐久性も向上する。但し、係る場合、第一、二測定孔51a,51bの位置を管体4の軸中心近辺とすることが望ましい。これにより、計測精度の低下も回避できる
Claims (12)
- 流体が流れる管体の第一受圧部における第一圧力と前記管体の第二受圧部における第二圧力との差圧を計測する計測器と、計測された差圧から前記流体の流量を算出する処理機とを備える流量計測装置であって、
前記処理機は、複数の既知の流量と前記複数の既知の流量に対する計測された差圧から下記式1の流量計算式における基準差圧を求めると共に、前記基準差圧を境に前記流量計算式の係数c1〜c3を含むパラメータセットを2組生成するパラメータ生成部と、
計測対象の流体の計測された差圧と前記基準差圧とを比較して生成された2組のパラメータセットのいずれかを選択する差圧判定部と、
選択されたパラメータセット及び前記計測された差圧を前記流量計算式に代入して前記流体の流量を算出する流量算出部とを有する流量計測装置。
(式1)ΔP=c1×η×Q+c2×ρ×Q2+c3
(Q:流量、ΔP:差圧、η:動粘度係数、ρ:密度、c1〜c3:係数) - 前記管体は、その内部に前記流体の流れ方向に直交する方向に延在する柱状部材を備え、前記第一受圧部は、前記柱状部材の前記流れ方向の上流側に設けた第一測定孔であり、前記第二受圧部は、前記柱状部材の前記流れ方向の下流側に設けた第二測定孔であり、前記柱状部材は、前記管体の中心軸に直交し且つ前記柱状部材の前記流れ方向に沿う長さの中心を通る第一平面に対し線対称となる流線形状を呈し、前記第一測定孔と前記第二測定孔とは、前記第一平面に対し線対称に配置されている請求項1記載の流量計測装置。
- 前記柱状部材は、前記管体の中心軸を含み且つ前記柱状部材の延在方向に平行な第二平面に対し線対称である請求項1又は2記載の流量計測装置。
- 前記柱状部材は、前記第一平面及び前記第二平面に直交する第三平面上に投影される形状が下記式2及び式3で定義される外周面を有する請求項3記載の流量計測装置。
(式2)L=2(K+r)
(式3)d=2(K(1/cosθ−tanθ)+r)
(O:原点、d:柱状部材の幅、L:柱状部材の流れ方向の長さ、r:原点Oから流れ方向に±K離れた点aを中心した円弧の半径、θ:円弧の中心角/2) - 前記柱状部材の前記管体内部における延在方向の長さは、前記管体の直径よりも小である請求項2〜4のいずれかに記載の流量計測装置。
- 前記第一測定孔及び前記第二測定孔は、前記管体の中心軸上に位置する請求項2〜5のいずれかに記載の流量計測装置。
- 前記柱状部材は中実であり、前記第一測定孔及び前記第二測定孔のそれぞれに連通する管状の連通路が形成されている請求項2〜6のいずれかに記載の流量計測装置。
- 前記流体は、呼吸である請求項1〜7のいずれかに記載の流量計測装置。
- 前記流体は、医療用ガスである請求項1〜7のいずれかに記載の流量計測装置。
- 前記流体の流れ方向に直交する方向に延在する柱状部材をさらに備え、前記第一受圧部は、前記管体の管壁に設けた第一開口であり、前記柱状部材は、前記第一開口よりも前記流れ方向の下流側に位置し、前記第二受圧部は、前記柱状部材の前記下流側に設けた第二開口である請求項1記載の流量計測装置。
- 前記管体は、管壁に管路を縮小させるオリフィスを備え、前記第一受圧部は、前記オリフィスよりも前記流体の流れ方向の上流側の前記管壁に設けた第一開口であり、前記第二受圧部は、前記オリフィスよりも前記流体の流れ方向の下流側の前記管壁に設けた第二開口である請求項1記載の流量計測装置。
- 流体が流れる管体の第一受圧部における第一圧力と前記管体の第二受圧部における第二圧力との差圧を計測し、計測した差圧から前記流体の流量を算出する流量計測方法であって、
既知の流量の流体を前記管体に流し、
複数の既知の流量と前記複数の既知の流量に対する計測された差圧から下記式4の流量計算式における基準差圧を求めると共に、前記基準差圧を境に前記流量計算式の係数c1〜c3を含むパラメータセットを2組生成し、
計測対象の流体を前記管体に流し、
前記測定対象の流体の計測された差圧と前記基準差圧とを比較して生成された2組のパラメータセットのいずれかを選択し、
選択されたパラメータセット及び前記計測された差圧を前記流量計算式に代入して前記流体の流量を算出する流量計測方法。
(式4)ΔP=c1×η×Q+c2×ρ×Q2+c3
(Q:流量、ΔP:差圧、η:動粘度係数、ρ:密度、c1〜c3:係数)
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