JPH04116420A - 気体用タービンメータ - 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〕 本発明は気体用タービンメータに関する。

［従来の技術］ ボイラ、冷凍機等の熱管理は、燃料使用量や給水量等を
正確に把握することで行なわれており、特にガスの使用
量を計測するガスメータとして小形のものが要求されて
いた。　本願出願人は、この要求に応えられる小形の気
体用タービンメータを先に提案した（実開昭６３−５７
５２１号公報）。

熱管理のためにガス使用量を把握するには、−定条件の
圧力、温度で比較する必要があり、一般に、０°Ｃ，１
気圧の基準状態における量に換算するため、タービンメ
ータで計測した実流量を圧力。

温度補正して基準状態の量に換算している。

このような圧力、温度補正付の流量計測システムに前記
気体用タービンメータを用いた場合、圧力センサの取付
位置が制約され、配管内の定常的な流れの場所に置く必
要から、第３図のようにタービンメータ１から一定の距
離りを離した下流に圧力センサ２を配置していた。　３
は配管、４は温度センサ、５はタービンメータ１で計測
した流量を圧力、温度補正して基準状態の流量に変換す
る変換器で、気体（ガス）は配管３内を矢印のように右
方に向って流れる。

距離りはタービンメータ１による流れの乱れ等による圧
力の影響を受けない一定以上の距離をとっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来の技術では、圧カセンザをタービンメータの下
流に一定以上の距離だけ離す必要があって、タービンメ
ータに一体的に組み込まれていなかったため、配管に装
着するのに面倒なばかりでなく、圧力センサや温度セン
サを内蔵した圧力温度補正機能付流量計の小形のものが
得られないという問題点があった。

なお、圧力、温度補正を要しない直接質量流量計が周知
であるが、気体の種類毎に密度が異なるので、量を知る
ためにはそれぞれの密度に応じた変換を要するという不
便がある。

本発明は上記に鑑み、圧力、温度センサを内蔵した小形
の気体用タービンメータを捉供することを目的とする。

〔課題を解決するだめの手段〕

上記目的を達成するために、本発明の気体用タービンメ
ータは、メータケース（６）内の流路（１１）の比較的
下流部に配置された羽根車（２４）を有するタービンメ
ータにおいて、メータケース（６）に流体の圧力と温度
をそれぞれ検知する圧カセンザ（２６）と温度センサ（
２７）を取付け、圧カセンザ（２６）は前記羽根車（２
４）より上流の位置に配置すると共に、羽根車（２４）
より上流の位置の圧力を流路下流側の圧力と一敗するよ
・うに定めたことを特徴とする。

〔作用〕

圧カセンザは羽根車による流れの乱れの影響を受けない
し、又、タービンメータの流路の下流側と同し圧力を感
知するので、圧カセンザが感知した圧力で、圧力補正す
ると共に、温度センサが感知した温度で温度補正するこ
とで基準状態での気体量を計量できる。

〔実施例〕

第２図は本発明の実施例の気体用タービンメータの正面
図で、６はメータケース、７，８はフランジ、９は圧力
、温度補正して基準状態の流量に変換する変換器を内蔵
した表示部で、液晶表示器１０を備えている。

第１図は、第１図の気体用タービンメータの縦断面図で
あるが、表示部９は省略されていて図示されていない。

第１図において、６はメータケースで、流体の流路１１
を形成するために、全体かはヌ円筒形で、両端に配管接
続用のフランジ７と８がそれぞれ溶接固着されている。

　１２は第１の整流器で、軸心が前記メータケース１の
軸心と同軸である砲弾形部分１２ａと、ごの部分１２ａ
から放射状に半径方向へ延びる複数の整流羽根１２１〕
とが一体的に形成され、整流羽根１２ｂの端部をメータ
ケース６の内周部に固定することで整流器１２が装着さ
れている。

１３は第２の整流器で、軸心が前記メータケース１の軸
心と同軸である円筒形のヘアリング受１３ａと、このベ
アリング受１３ａから放射状に半径方向へ延びる複数の
整流羽根１３ｂとからなり、両者１３ａと１３ｂとが一
体的に形成され、整流羽根１３ｂの端部をメータケース
６の内周部に固定することで整流器１３が装着されてい
る。　ヘアリング受１３ａは２重円筒状で、外側の円筒
の外径は前記砲弾形部分１２ａの最大外径と同じである
。　１４は補助部材で、メータを組立てるときに、砲弾
形部分１２ａとヘアリング受１３ａとを同心状態で結合
するためのもので、この補助部材１４の左端は砲弾形部
分１２ａの右端に嵌入し、部材１４の右端はベアリング
受］、３ａの左端に嵌入している。　１４゛　ばベアリ
ング受１３ａを砲弾形部分１２ａに結合するだめのねじ
である。

１６、１６はヘアリング受１３ａの軸方向端部に配置し
たポールベアリング、１５はボールベアリング１６１６
に回転可能に軸承された軸、１７はマグネットホルダで
ピン１８により軸１５の左端に固着されている。

１９はリング状のマグネットで、マグネットボルダ１７
の凹部に嵌入固着され、軸１５と共に回転する。

２０は磁気センサで、マグネッ１−１９の回転を検知し
て電気信号に変換する。　２１ば磁気センサボルダで、
有底円筒形で、その内側底部に磁気センサ２０を内蔵し
、ホルダ２１は、その上部がメータケース６に溶接固定
されており、下部はメータケース６から砲弾形部分１２
ａ内に挿入され、磁気センサ２０がマグネット１９に近
接配置されて、回転磁界を検知する。　２２は補助部材
１４と磁気センザホルダ２１との間に設けた○リング、
２３はベアリングホルダ１３ａの下流端（右端）に装着
した蓋である。　２４は羽根車で、前記両ベアリングの
内、下流側のベアリング１６から下流方向に延長された
軸１５の端部に圧入装着され、前記ベアリング受１３ａ
の外径とはヌ゛同じ外径を有する円筒形部分２４ａと、
この部分２４ａから放射状に半径方向に延びる複数の羽
根２４ｂとからなり、部分２４ａと羽根２４ｂとは一体
的に形成されている。　又、羽根２４ｂは周知のように
流れ方向に対し傾斜している。　２５は羽根車２４の下
流に配置した出口整流器で、メータケース１と同一軸心
を有する砲弾形部分２５ａと、この部分２５ａから放射
状に半径方向へ延びる複数の整流羽根２５ｂとからなり
、両者２５ａと２５ｂが一体的に形成され、整流羽根２
５ｂの端部をメータケース６の内周部に固定することで
出口整流器２５が装着されている。　第１の整流器１２
．第２の整流器１３．補助部材１４．軸１５１羽根車２
４及び出口整流器２５とは、何れもメータケース６の軸
心と同軸に配設されている。　２６は圧力センサで、メ
ータケース６に明けた孔６ａに装着され、孔６ａの中央
部の流体圧を感知して電気信号に変換する。２７は温度
センサで、メータケース６に明けられた孔６ｂに装着さ
れ、そのプローブ２７ａが孔６ｂから流路内に挿入され
ていて流体の温度を感知して電気信号に変換する。

流体は、メータケース６とベアリング受１３ａとの間の
流路１１を右方に向って流れ、第１と第２の各整流器１
２と１３で整流されたあと、羽根車２４を回転させて、
出口整流器２５から、図示されてない下流側の配管へと
流れる。　羽根車２４の回転はマグネット１９と磁気セ
ンサ２０とで電気信号に変換され、この電気信号（流量
信号）を、圧力センサ２６の圧力信号と、温度センサ２
７の温度信号とで補正演算することで基準状態の流量に
変換するが、補正演算そのものは周知であるので詳細な
演算処理については説明を省略する。

実流量をＬ＋正圧力Ｐ　＋　［ｋｇ／ＣＩＩＴ］　、　
　温度をＴＩ［Ｃ］とし、圧力Ｐ１はメータより一定距
離だけ下流側に離れた位置で流れが安定した位置で測定
したものとすると、絶対温度が２７３°Ｃ１大気の圧力
が１．０３３ｋｇ　／　ｃ＋ｆｌであることから、基準
状態であるＯ″Ｃ１１Ｃ１１気圧標準状態量Ｖｎは とあられせる。

流量計に羽根車がなく、流体が理想気体であると仮定す
ると、ベルヌーイの定理から、が成り立つ。　なお、γ
は流体の比重量、ｇは重力加速度、表、とＰＡは第１図
の圧力センサ２６が圧力を計測する符号Ａで示す部分の
流速と圧力を、’ｌｒｓは第１図の流量計（タービンメ
ータ）の下流側の符号Ｂで示す位置の流速、ＰＢ’　は
符号Ｂの位置の圧力（但し羽根車がないものと仮定した
場合）である。　ＡとＢのそれぞれＳＡ、　Ｓｓとする
と、ｘ＝””’ γ７Ａ°ＳＡ−γｌ”””’　　ｌａ　　　ｓＡである
ため、これと前記（１）式とから次の（２）式が得実際
には、被測定流体は粘性流体であり、羽根車２４がある
ため、これによる圧力損失が生じる。

被測定流体を粘性流体とし、羽根車２４があるときのＢ
位置における圧力をＰｓとすると、この圧力Ｐ８は前記
圧力ＰＢ’　よりも小さ（ＰＩｌｌ’　　＞ＰＢとなる
。

一般に、内径ｄの直管内を流体が流れるときの圧力損失
△Ｐは、圧力損失△Ｐを生じる直管の長さ（距離）を！
、流体の密度をρ、平均流速をＵ、抗力係数をλとする
と、ρ−γ／ｇであるから、流量計を上記直管に見立て
て考えていくとＰＡ−ＰＢＩ　　−△Ｐのとき、ＰＡ＝
Ｐ［３である。

（２）　（３）式より、 である。

即ち、メータの圧損からの比例定数こと等しいように（
ＳＢ　　ＳＡ）　ＩＳＡを定めればＰＡ　＝　Ｐａとな
る。

つまり、Ａの位置の圧力Ｐ＾が、Ｂの位置の圧力ＰＢと
同じ値になるため、圧力センナ２６を図示の位置に設け
てメータに内蔵させ、この圧カセンザで測定した圧力Ｐ
へて圧力補正することで基準状態の流量に変換すること
ができる。

実際には、上記４式のＳＡはメータケース６の内径（即
ぢ配管内径）ｄから決まり、Ｓａは内径ｄと、ベアリン
グホルダ１３の外径りとで決まるため、ベアリングボル
ダ１３の外径りを前記（４）式で成立するように定めれ
ばよい。　内径ｄと外径りを用いて、この（６）式を満
たずようにベアリングホルダ１３の外径りを定めればよ
い。

本願発明の発明者は、最初に、メータケース６の内径ｄ
を５０ｍｍ、　ベアリングホルダ１３の外径りを２６ｍ
ｍで、ＰＡ＋　ＰＢ等を実測し、これらの実測データを
基にして、ＰＡ−Ｐ９を実現できるベアリングボルダ】
３の妥当な外径を求めた。

最初φｄ＝５０ｍｍ、　　φＤ＝２６ｍｍで、Ｂ位置で
の流速が１４ｍ、／Ｓの時ＰバーＰＢは一３ｍｍ１ｌ□
０を得た。　このときの被測定流体は空気で、供給圧力
ば２００肛Ｈ２０である。

前記（２）式からＰＡ−Ｐｓ’　を求めると、＝−１１
，４ｋｇ／ポ ＝　−１１，４ｍｍ１ｈＯ 羽根車部での圧損△Ｐば △Ｐ＝ＰＡ−Ｐｓ’ ＰＡ−ＰＲ −−８，４ と想定できる。

ζを求めると、 ・　・　・（８） この（８）式の値を（３）式に代入して（ＰＡ−Ｐｓ） ・　・　・　（力 から、ζ−０，６５となる。

この値を前記（６）式に代入してＤを求め　Ｄ＝２３．
５ｍｍ　　を得た。　そこで、ヘアリングホルダ１３の
外径を２３．５にして実験したところ、ＰＡ−ＰＢとな
り、圧力センサ２６で測定した流路１１の符号Ａで示ず
位置の圧力ＰＡが、メータの下流値のＢ位置での圧力Ｐ
Ｂと同じとなった。

〔発明の効果〕

本発明のタービンメータは、上述のように構成されてい
るので、メータに内蔵した圧力センサで補正値として使
用可能の正しい圧力ＰＡ（−ＰＢ）を感知でき、これと
、温度センナで計測した温度信号とで、基準状態に換算
した標準状態量を得ることのできる小形の気体用タービ
ンメータを実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の縦断正面図、第２図は実施例
の正面図、第３図は従来の流量計測システムを説明する
略図である。 ６・・・メータケース、１１・・・流路、２４・羽根車
、２６・・・圧力センサ、２７・・・温度センナ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、メータケース（６）内の流路（１１）の比較的下流
   部に配置された羽根車（２４）を有するタービンメータ
   において、メータケース（６）に流体の圧力と温度をそ
   れぞれ検知する圧力センサ（２６）と温度センサ（２７
   ）を取付け、圧力センサ（２６）は前記羽根車（２４）
   より上流の位置に配置すると共に、羽根車（２４）より
   上流の位置の圧力を流路下流側の圧力と一致するように
   定めたことを特徴とする気体用タービンメータ。