JP7021832B2 - 流量測定装置 - Google Patents

Description

この発明は、流体の流量を測定する流量測定装置に関する。

従来、流量測定装置の中には、測定対象となる流体の流動状態を改善して、測定精度の向上を図るようにしたものがある。この流量測定装置においては、流路を複数の仕切板によって多層構造とすることにより、流体の流れを層流、即ち、安定流とした状態で、流量測定を行うようにしている。そして、このような、従来の流量測定装置としては、例えば、特許文献１に開示されている。

特許第６２２９１４４号公報

上記従来の流量測定装置は、流路を形成する管状部材を備えており、その管状部材は、樹脂成形によって製造されている。これにより、流路の壁面には、成形用金型の抜き勾配が付されているため、各層の流路断面積は、一定の断面積にはならない。このように、各層の流路断面積が一定ではないと、各層を流れる流体の流量にばらつきが生じてしまい、測定精度の低下を招くおそれがある。これに対応するため、上記従来の流量測定装置は、各層ごとに、流量及び圧力損失に基づいた流路断面積を設定して、各層を流れる流体の流量の均一化を図ることにより、測定精度の低下を抑制している。

しかしながら、各層ごとに流路断面積を調整する作業は、非常に煩雑になってしまう。隣接した層同士は、１枚の仕切板のみによって仕切られているため、その調整方法によっては、１つの層の流路断面積を変更すると、隣りの層の流路断面積に対して、意図しない調整を加えることになる。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、流体の流量を高精度に測定す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。

この発明に係る流量測定装置は、流路を仕切板によって複数に分割して、流路を流れる流体の流量を測定する流量測定装置であって、流路の底面を構成する上面に、仕切板が、流路の幅方向において等間隔で、且つ、垂直に配置される底板と、流路の側面を構成する側板と、底板の板厚及び側板の板厚よりも薄い板厚を有し、底板と側板とを接続すると共に、側板を底板に対して垂直に起立させるように回転可能に支持するヒンジ部とを備えることを特徴とするものである。

この発明によれば、流体の流量を高精度に測定することができる。

この発明の実施の形態１に係る流量測定装置の外観斜視図である。 図１の正面図である。 図１の平面図である。 図１の側面図である。 仕切板を板状成形体に取り付けたときの前方斜視図である。 図５の正面図である。 図５の平面図である。 図５の側面図である。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る流量測定装置の外観斜視図であり、図２はその正面図、図３はその平面図、図４はその側面図である。図５は、仕切板を板状成形体における底板に取り付けたときの前方斜視図であり、図６はその正面図、図７はその平面図、図８はその側面図である。なお、図１から図３に記載した実線の矢印は、流体の流れ方向を示している。また、図５及び図８に記載した２点鎖線の矢印は、側板の起立動作方向（回転方向）を示している。

図１から図４に示すように、実施の形態１に係る流量測定装置１は、測定管１１及びセンサ部１２を備えている。

測定管１１は、当該測定管１１内を流れる流体の流量を測定するための測定用配管であって、底板２１、左右一対の側板２２ａ，２２ｂ、及び、天板２４を備えている。底板２１、側板２２ａ，２２ｂ、及び、天板２４は、樹脂製となっている。このうち、底板２１及び側板２２ａ，２２ｂは、一体に形成されており、天板２４は、単体で形成されている。

底板２１は、測定管１１の下部に配置されている。側板２２ａ，２２ｂは、底板２１の幅方向両側部に、当該底板２１に対して垂直に立てられている。天板２４は、側板２２ａ，２２ｂの上端同士を連結しており、底板２１と平行で、且つ、側板２２ａ，２２ｂと直行するように配置されている。

このように、測定管１１は、底板２１、側板２２ａ，２２ｂ、及び、天板２４を備えることにより、その内部に流路３１を有することになる。この流路３１は、測定管１１の軸方向に延びており、流体をその軸方向に沿って流すものである。即ち、底板２１の上面は、流路３１の底面を構成している。側板２２ａ，２２ｂの内面は、流路３１の側面を構成している。天板２４の下面は、流路３１の天井面を構成している。

また、流路３１の上流側開口端部は、流路入口３２を構成しており、流路３１の下流側開口端部は、流路出口３３を構成している。そして、流路３１の流路断面は、流路入口３２から流路出口３３に至るまで、一様な矩形をなしている。

ここで、測定管１１は、流路３１の流体流れ方向中間部を多層流路構造にして、流体の流量を測定可能としている。これにより、測定管１１は、流路入口３２から流路３１内に供給された流体を、多層流路構造に通過させた後、流路出口３３から排出する。このとき、流路３１を流れる流体は、多層流路構造を通過するときに、その流量が測定される。

具体的には、図４から図８に示すように、測定管１１は、流路３１の流体流れ方向中間部に、複数の仕切板２５を備えている。これらの仕切板２５は、平板状をなしており、流体流れ方向に沿って延びている。仕切板２５の下端は、流路３１の底面（底板２１の上面）に取り付けられる一方、仕切板２５の上端は、流路３１の天井面（天板２４の下面）に取り付けられている。

また、仕切板２５は、流体流れ方向と直交する方向、即ち、流路３１の幅方向において、等間隔で配置されている。言い換えれば、仕切板２５は、流路３１の流体流れ方向中間部を、その幅方向において、扁平な複数の分割流路部３１ａに分割している。このとき、各分割流路部３１ａの流路断面積は、一定の断面積となるため、流路３１内に供給された流体は、各分割流路部３１ａに均等に流れ込むように分流する。即ち、仕切板２５は、各分割流路部３１ａを流れる流体の流量が、均一となるように配置されている。

このように、流路３１に設けられる多層流路構造は、複数の仕切板２５によって区画形成された複数の分割流路部３１ａの集合体として構成されている。これにより、流路３１は、仕切板２５を通過する流体を層状にして、その流れを安定させることができる。

センサ部１２は、測定管１１の上部に設けられており、その流路３１内に設けられた複数の仕切板２５と上下方向において対向して配置されている。そして、センサ部１２は、例えば、分割流路部３１ａを流れる流体に対して超音波を送信することにより、流路３１を流れる流体の流量を測定可能となっている。

具体的には、センサ部１２は、一対の超音波送受信器を内蔵している。この一対の超音波送受信は、お互いの間で超音波の送受信を可能としている。そして、センサ部１２は、複数の分割流路部３１ａのうち、いずれか１つ以上の分割流路部３１ａを流れる流体中に超音波を伝搬させて、超音波送受信時における当該超音波の伝搬時間に基づいて、流路３１を流れる流体の流量を測定する。

次に、測定管１１の展開構成及び組み立て方法について、図１から図８を用いて詳細に説明する。

図１から図４に示すように、測定管１１の流路３１は、底板２１、側板２２ａ，２２ｂ、及び、天板２４によって形成されているが、上述したように、底板２１と側板２２ａ，２２ｂとは、一体に形成されている。

このとき、図５から図８に示すように、底板２１と側板２２ａ，２２ｂとは、ヒンジ部２３によって接続されている。その図５から図８に記載された底板２１、側板２２ａ，２２ｂ、及び、ヒンジ部２３は、それらが展開された状態となっており、１枚の板状成形体２０を構成している。この板状成形体２０は、成形後に成形用金型から取り出された状態となっている。

具体的には、図５から図８に示すように、ヒンジ部２３は、底板２１の両側部と側板２２ａ，２２ｂの側部とを接続している。また、ヒンジ部２３は、底板２１の板厚及び側板２２ａ，２２ｂの板厚よりも薄い板厚で形成されることにより、可撓性を有しており、連続した樹脂材における自然な折り曲げ点をとなる。即ち、ヒンジ部２３は、樹脂材を破損させずに折り曲げ可能な構造となる、所謂、リビングヒンジ構造となっている。

このように、ヒンジ部２３は、薄肉状に形成されることにより、測定管１１の組み立て時において、側板２２ａ，２２ｂの起立動作時における回転軸を構成する。これにより、側板２２ａ，２２ｂは、ヒンジ部２３を回転中心として起き上がり、底板２１に対して垂直で、且つ、仕切板２５と平行となるように配置される。

従って、測定管１１を組み立てる場合には、先ず、底板２１、側板２２ａ，２２ｂ、及び、ヒンジ部２３から構成される板状成形体２０を、準備する。

次いで、図５から図８に示すように、複数の仕切板２５を、板状成形体２０の底板２１における上面の所定位置に固定する。このとき、複数の仕切板２５は、底板２１の上面に対して垂直で、且つ、底板２１の幅方向において等間隔で配置される。

続いて、図５及び図８に示すように、側板２２ａ，２２ｂを、ヒンジ部２３を回転中心として回転させて、起立させる。このとき、ヒンジ部２３は、可撓性を有しているため、樹脂材を破損させることなく、側板２２ａ，２２ｂを底板２１に対して垂直に折り曲げることができる。

そして、天板２４を側板２２ａ，２２ｂの各上端に取り付ける。これにより、起立した側板２２ａ，２２ｂの上端は、天板２４の下面に固定される。よって、測定管１１の組み立ては完了し、その組み立てられた測定管１１の内部には、流路３１及び複数の分割流路部３１ａが形成される。

その後、図１から図４に示すように、センサ部１２を測定管１１の上部に取り付けることにより、流量測定装置１が完成する。

以上より、実施の形態１に係る流量測定装置１は、流路３１を仕切板２５によって複数に分割して、当該流路３１を流れる流体の流量を測定するものであって、流路３１の底面を構成する上面に複数の仕切板２５が配置される底板２１と、流路３１の側面を形成する側板２２ａ，２２ｂと、底板２１の板厚及び側板２２ａ，２２ｂの板厚よりも薄い板厚を有して、側板２２ａ，２２ｂを底板２１に対して垂直に起立させるように回転可能に支持するヒンジ部２３とを備えている。

これにより、流量測定装置１は、流路３１を有する測定管１１を樹脂で形成した場合であっても、側板２２ａ，２２ｂに成形用金型の抜き勾配を付す必要がないため、各分割流路部３１ａの流路断面積を一定にすることができる。この結果、流量測定装置１は、流路３１を多層にした構成で、その流路３１を流れる流体の流量を高精度に測定することができる。

なお、本願発明は、その発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは、実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。

１ 流量測定装置
１１ 測定管
１２ センサ部
２０ 板状成形体
２１ 底板
２２ａ，２２ｂ 側板
２３ ヒンジ部
２４ 天板
２５ 仕切板
３１ 流路
３１ａ 分割流路部
３２ 流路入口
３３ 流路出口

Claims (1)

1. 流路を仕切板によって複数に分割して、前記流路を流れる流体の流量を測定する流量測定装置であって、
   前記流路の底面を構成する上面に、前記仕切板が、前記流路の幅方向において等間隔で、且つ、垂直に配置される底板と、
   前記流路の側面を構成する側板と、
   前記底板の板厚及び前記側板の板厚よりも薄い板厚を有し、前記底板と前記側板とを接続すると共に、前記側板を前記底板に対して垂直に起立させるように回転可能に支持するヒンジ部とを備える
   ことを特徴とする流量測定装置。

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