JPH03252527A - 蒸気流量計測センサー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は９例えばボイラを備えたエネルギーセンターか
ら、インテリジェントビル内の夫々の個別空間に供給す
る蒸気の流量に対応する信号値を〔従来の技術〕 従来インテリジェントビル内の個別空間に蒸気配管を介
して暖房用若しくは動力用の蒸気を供給する態様におい
ては、夫々の供給空間が経済的に同−個人若しくは企業
に属する場合は例が少なく通常は異なる経済活動をする
個人若しくは企業に属する場合が多い。この場合使用蒸
気の対価支払の基準として、床面積若しくは供給空間の
容積によるときには、極めて不合理であるため、供給空
間毎に流量計を設置し、蒸気使用量に応じてその対価を
支払う形態が最も一般的である。

上記のような蒸気の流量を計測する場合には。

タービンメータを使用する例が多い。このタービンメー
タは蒸気配管内に設けた羽根車の回転を例えば羽根車と
電磁気的に結合させたピックアップコイルによって検出
し、この電気信号をプリアンプで増幅整形し、流量に比
例したパルス信号として受信計器に伝送し、アナログ値
若しくはディジタル値として表示するように構成したも
のである。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記のようなタービンメータを初めとする蒸気用の流量
針は、都市上水用の水道メータと異なり。

対象である蒸気が高温、高圧であり、耐食性を必要とす
るため、流量計の構造が複雑であると共に。

高価であるという問題点がある。すなわち構成材料とし
ては耐食性および強度が大であるステンレス鋼を初めと
する高級材料を必要とし、更に使用温度範囲は０〜１５
０°Ｃに亘り、かつこの範囲における高精度を保持する
必要があるため、製作に多大の時間と工数を要する結果
である。また流量の基準となる羽根車の回転を、前記水
道メータにおけるように直接的に取り出すことが極めて
困難であり、構造の複雑化に拍車をかけている。更にこ
れらの蒸気流量計を前記夫々の蒸気供給空間に設置した
場合には、これらの保守点検が煩雑であるという問題点
も併存する。

本発明は上記従来技術に存在する問題点を解決し、構造
が簡単であると共に、信韻性が高くかつ保守点検が極め
て容易である蒸気流量計測センサーを提供することを目
的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために１本発明においては。

シャフトに軸線と直交する貫通穴を設けてなる羽根車を
蒸気配管内に同軸的かつ回転自在に設け。

前記貫通穴を介して光線が通過可能のように１対の投光
手段および受光手段を対向させて設け、受光手段には充
電変換手段および電気信号処理演算出力手段を接続し１
羽根車の側転数信号を伝送するように構成する。という
技術的手段を採用した。

本発明においてシャフトに設ける貫通穴は必ずしも機械
的若しくは物理的にシャフトの一部を切除するものに限
らず、光線の通過を許容する態様に形成すればよい、従
って機械的若しくは物理的に穿設した貫通穴内に、透光
性の材料からなる詰物を充填した構成でもよく、また透
光性材料からなるシャフトの円周部分の一部に遮光性の
材料からなる遮光部材を固着した構成とすることもでき
る。

〔実施例〕

第１図は本発明の実施例における配置例を模式的に示す
説明図である。第１図において１はエネルギーセンター
であり、蒸気発生用のボイラ（図示せず）を備えている
。２はインテリジェントビルであり、各階に例えば蒸気
を消費する暖房器３１〜３ｎ（ｎは任意の整数、以下同
じ）を備えている０次に４は蒸気配管であり、エネルギ
ーセンター１からインテリジェントビル２の各階に亘う
て配役しである。５１〜５ｎは蒸気流量計測センサーで
あり、蒸気配管４と暖房器３１〜３ｎとを連結する蒸気
配管６１〜６ｎ内に介装する。

７１〜７ｎは電気配線であり、インテリジェントビル２
内に設置したＣＰＵ　（中央演算装置）８と前記蒸気流
量計測センサー５１〜５ｎとの間に電気信号を伝送可能
に配設する。

上記の構成により、エネルギーセンターｌから蒸気配管
４および６１〜６ｎを介して供給される蒸気の流量は、
後述のようにして蒸気流量計測センサー５１〜５ｎから
の電気信号が電気配線７１〜７ｎを介してＣＰＵ８に伝
送され、処理演算されて蒸気流量および／または料金と
して表示されるのである。

第２図は本発明の実施例を示す端面図、第３図は第２図
におけるＡ−Ａ線断面図であり、前記第１図に示す蒸気
流量計測センサー５１〜５ｎと対応するものである。第
２図および第３図において１０はケーシングであり１例
えばＡ３０５２　（Ａ　ｆｆｉ　−Ｍｇ系合金）のよう
な耐食性材料により中空円筒状に形成する。　　１１は
蓋であり９例えば５ＵＳ３１６　　（１８Ｃｒ　−１２
Ｎ　ｉステンレス鋼）により、中心部にボス部１１ａを
有するリング状に形成し、ケーシング１０の両端部に固
着する。なお蓋１１゜１１間には５ＵＳ３１６からなる
羽根車１２を有するシャフト１３　　（ＳＵＳ３１６製
）を、ボス部１１ａに嵌装した５ＵＳ４４０　　（１８
Ｃｒ−ＭｏＸテンレス鋼）からなる玉軸受１４を介して
ケーシングｌＯと同軸的かつ回転自在に支持する。１５
は貫通穴であり、シャフト１３の端部近傍にシャフト１
３の軸線と直交するように穿設する０次に１６はフラン
ジであり２例えば軟鋼により中空円板状に形成し、ケー
シング１０の両端面にボルト２１およびナツト２２を介
して固着する。１７はＯリングであり、ケーシング１０
とフランジ１６との当接面に介装する。　　１Ｂはねじ
であり、蒸気配管（図示省略したが、第１図における符
号６１〜６ｎ参照）との接合用にフランジ１６の内面に
刻設する。

次に１９．２０は各々投光手段および受光手段であり、
後述するように形成し、シャフト１３に設けた貫通穴１
５を介して光線が通過可能のように対向させて配設し、
各々ケーシングｌＯにパツキン１０ａを介して螺着する
。　　３１は信号電送器であり。

後述するように形成して５例えばボルト（図示せず）を
介して一方のフランジ１６に取り付ける。

２３はガラスファイバーであり、前記投光手段１９およ
び受光手段２０と信号電送器３１との閘に光伝送可能に
配設する。

第４図は第２図および第３図における投光手段１９およ
び受光手段２０を示す要部縦断面拡大図である。第４図
において、２４は本体であり例えば銅合金により中空円
筒状に形成すると共に、六角部２５およびねじ部２６を
設け、ニッケルメッキ処理を施す。２７は光透過部材で
あり、ガラスのような光透過性を有する材料により円柱
状に形成し、一端が本体２４の端部に露出するようにシ
リコーン樹脂充填によって本体２４内に固着する。

２８は０リングであり、光透過部材２７の露出端近傍に
嵌着する０次に２９はガイドであり、つば付中空円筒状
に形成して本体２４の他の端部に嵌着する。２３はガラ
スファイバーであり、端部が前記ガイド２９を介して光
透過部材２７と当接するように嵌着する。３０は保護螺
旋管であり、ガラスファイバー２３の外周に嵌装する。

上記の構成により、第２図および第３図において、フラ
ンジ１６と接続した蒸気配管（図示省略したが、第１図
における符号６１〜６ｎ参照）から蒸気が流入すると羽
根車１２が蒸気流量と対応する回転数で回転する。従っ
て投光手段１９からの光はシャフト１３に設けた貫通穴
１５を介して。

シ、ナツト１３の１回転について２回宛受光手段２０に
断続的に入射される。この断続的光信号を。

第４図に示す光透過部材２７およびガラスファイバー２
３を介して第２図に示す信号電送器３１内の受光素子（
図示せず）に伝送し、電気信号に変換して第１図に示す
電気配線７１〜７ｎによってＣＰＵ８に伝送するのであ
る。

第５図は第２図における信号電送器３１内の機器構成を
示すブロック図である。第５図において１０１は定電流
駆動回路であり９発光素子１０２と接続する。１０３は
受光素子であり９発光素子１０２からの光線を前記第２
図ないし第４図に示す投光手段１９および受光手段２０
を介して受光可能に配設する０次に１０４〜１０７は夫
々受光アンプ、コンパレーター、ドライバーおよびフォ
トカプラーであり、前記受光素子１０３に直列に順次接
続する。

１０８〜１１０は夫々カウント部、ドライバーおよびリ
レーであり、前記ドライバー１０６およびフォトカプラ
ー１０７と並列にコンパレーター１０５と接続する。１
１１〜１１３は夫々ピークホールド、バッファーおよび
簡易メーターであり、受光アンプ１０４と直列に、かつ
コンパレーター１０５と並列に接続する。１１４はアナ
ログ出力部であり、簡易メーター１１３と並列にバッフ
ァー１１２と接続する。１１５は電源部、１１６は端子
台である。

以上の構成により、定電流駆動回路１０１および発光素
子１０２を介して発光された光線は、第２図および第３
図に示すガラスファイバー２３．投光手段１９９貫通穴
１５　、受光手段２０およびガラスファイバー２３を介
して光パルス信号として第５図に示す受光素子１０３に
伝送される。この場合の光パルス信号は前述のように第
３図に示すシャフト１３の１回転について２パルスであ
る０次に第５図においてこの光パルス信号は受光素子１
０３によって検出されて電気パルス信号に変換され。

受光アンプ１０４によって増幅され１次にコンパレータ
ー１０５で波形整形されてドライバー１０６を経てフォ
トカプラー１０７に出力される。一方コンパレーター１
０５からの波形整形された電気パルス信号はカウント部
１０８により例えば１／１００に分周され、ドライバー
１０９を経てリレー１１０から出力される。この分周さ
れた電気パルス信号は、前記第１図に示す電気配線７１
〜７ｎを介してＣＰＵ８に伝送され、ＣＰす８内におい
て処理演算され蒸気流量および／または料金として出力
される。

次にピークホールド１１１以降の回路について記述する
。受光アンプ１０４によって増幅された電気パルス信号
は前述のように一定のしきい値によって波形整形されて
、以後の処理が行われる一方において、ピークホールド
１１１によってピーク値。

すなわち各電気パルス信号の最高値が保持され。

この値がバッファー１１２を経て簡易メーター１１３に
表示されると共に、アナログ値としてアナログ出力部１
１４から出力される。従ってこのアナログ値が所定の値
より下回った場合には、投光手段１９および／または受
光手段２０に何等かの非所望な状態が惹起したことを示
す信号として認められるのである。すなわち、前記第２
図ないし第４図に示す投光手段１９および受光手段２０
は常時流通する１気と接触しているため、特に第４図に
示す光透過部材２７の端面が汚染されるので２この汚染
による信号出力の信卸性の低下を防止するＩＱ能を具有
しているのである　従って簡易メーター１１３の表示お
よび、／またはアナログ出力部１１４の出力値が所定の
値を下回った場合には１例えば投光手段１９および受光
手段２０を取り外して光透過部材２７の端面を清掃する
等の処理を施して機能の回復を図れるのである。

第６図は本発明の実施例における羽根車回転数と蒸気流
量との関係を示す図である。第６図において夫々の曲線
の近傍に併記した数値は蒸気圧力（単位ｋｇｆ／ｄ）を
示している。第６図から明らかなように羽根車回転数と
蒸気流量との関係は次式で表される２次曲線であること
がわかる。

Ｗ＝に−Ｎ” 但し、Ｗ：蒸気流量（ｋｇ／Ｈ） Ｎ：羽根車回転数（ｒｐ＋ｗ） Ｋ：蒸気圧力によって定まる定数 本実施例においては夫々の構成部材の材料について特定
のものとした例を記述したが、材料の選定に当ってはこ
れらのものに限定されず、対象とする蒸気の圧力・温度
・流量等を勘案して適宜選定することができることは当
然である。

〔発明の効果〕

本発明は以上記述のような構成および作用であるから、
下記の効果を奏し得る。

（１）　　蒸気供給空間に個別に高価な流量計および／
または料金メーターを設置する必要がなく１全体として
の構造が簡単であると共に、設置費用が低減され得る。

（２）構造が簡単であるため故障が少なく、保守点検が
極めて容易である。

（３）投光手段および／または受光手段の蒸気との接触
による汚染を検知し得るため、ｅａ能の低下前に的確な
処理を講じることができ、信転性を大幅に向上させ得る
。

（４）信号取出部に相対移動若しくは回転部分がないた
め、蒸気の漏洩を防止し、安全性を向上させ得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例における配置例を模式的に説明
する説明図、第２図は本発明の実施例を示す端面図、第
３図は第２図におけるＡ−Ａ線断面図、第４図は第２図
および第３図における投光手段および受光手段を示す要
部縦断面拡大図、第５図は第２図における信号電送器内
の機器構成を示すブロック図、第６図は本発明の実施例
における羽根車回転数と蒸気流量との関係を示す図であ
る。 ４、　６１〜６ｎ　：蒸気配管、５１〜５ｎ：蒸気流量
計測センサー、ｌＯ：ケーシング、１２：羽根車、１３
：シャフト、１５；貫通穴、１９：投光手段、２０：受
光手段、２３ニガラスファイバ１０２：発光素子、　　
１０３：受光素子。 尾 １ 図 ４、６１〜６γｔ：　靭（ｌζ、　　、５°１〜ｓｒｔ
　　“　λ（＝テしう京−９ト亡１〕斐り天乙−、−Ｍ
−尾 図 １ｑｊ士ε屯４律支、２０ニジじ（５リター、２５１刀
カス、ファイバー尾 図 ６ １ｑ二ａ二：１−！七＄Ｌ ２０：り巳★シ４ジ反−１２５：月゛う又７丁イア＜−
も

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. シャフトに軸線と直交する貫通穴を設けてなる羽根車を
   蒸気配管内に同軸的かつ回転自在に設け、前記貫通穴を
   介して光線が通過可能のように１対の投光手段および受
   光手段を対向させて設け、受光手段には光電変換手段お
   よび電気信号処理演算出力手段を接続し、羽根車の側転
   数信号を伝送するように構成したことを特徴とする蒸気
   流量計測センサー。