JPH04116421A - 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、温度補正材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
力の影響を受げ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］ 」起重従来の技術では、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、圧カセンザや温度セ
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提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）とこの羽根車（２４
）の上流に位置してメータケース（６）と同軸で外形か
は一゛円筒形のヘアリングホルダ（１３）とを有するタ
ービンメータにおいて、メータケース（６）に流体の圧
力と温度とをそれぞれ検知する圧カセンザ（２Ｇ）と温
度センサ（２７）を取付ＬＪ、圧カセンザ（２６）は前
記羽根車（２４）より上流のヘアリングホルダ（１３）
の中間部に対向してメータケース（６）に装着すると共
に、ヘアリングホルダ（１３）の該中間部の外径を他の
部分の外径より小さく定めて、ごの中間部に接する流路
における流体の圧力をメータ下流側の圧力と一致させた
ごとを特徴とする。

〔作用〕

圧力センサ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じ圧力を感
知するので、圧力センサが感知した圧力で、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２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、全体かは一円筒形で、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１．この部分１２
ａから放射状に半径方向へ延びる複数の整流羽根１２ｂ
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ベアリング受１３ａと、ごのヘ
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１．３ｂとが
一体的に形成され、整流羽根１３１つの端部をメータケ
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
外径の大径部は前記砲弾形部分１２ａの最大外径と同じ
であるが、中間部の外径中りはそれより小さく定めであ
る。　１４は補助部材で、メータを組立てるときに、砲
弾形部分１．２ａとベアリング受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の右端に嵌太し、部材１４の□右端はベア
リング受１３ａ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に結合するためのね
じである。

１６、１６はヘアリング受１３ａの軸方向端部に配置し
たボールヘアリング、１５ばボールベアリング１６１６
に回転可能に軸承された軸、］７はマグネットホルダで
ピン１８により軸Ｉ５の左端に固着されている。

１９はリング状のマグネットで、マグネットホルダ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、マグネット１９の回転を検知して
電気信号に変換する。　２１は磁気センサホルダで、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１２ａ
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１
４と磁気センサホルダ２１との間に設けた０リング、２
３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−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２５
ｂ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１５５羽根車２４
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。　　この圧力
センサ２６はベアリングホルダ１３の前記中間小径部に
対向配置されている。　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、そのプローフ２
７ａ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ＶＩ＋　圧力をＰ旨ｋｇ／ｃｎ］、　　７Ｍ度
をＴ１ビＣ］とし、圧力Ｐ、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°Ｃ５大気の圧力が１．
０３３ｋｇ　／　ｃａであることから、基準状態である
０°Ｃ１１気圧における標準状態量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、力加速度、７Ａ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、ハは第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、ｐｓｌ　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、　ＳＢとする
と、昏・Ｓ・−１足８・ＳＢ、五−豆 茨ＢｓＡ であるため、これと前記（１）式とから次の（２）式が
得である。

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ＰＲとすると、この圧力ＰＲは前記
圧力ＰＢ゛　　よりも小さくＰＢ’　　＞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
ΔＰは、圧力損失へＰを生しる直管の長さ（距離）をｌ
、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、まるため、ベアリングホル
ダ１３の中間部外径１つを前記（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、前記（４
）式の左辺を書きなお流量計を上記直管に見立てて考え
てい（とＰＡＰＢｌ　　−△Ｐのとき、ＰＡ＝ＰＢであ
る。

従って、（４）と（５）式から、 即ち、メータの圧損からの比例定数こと等しいように（
ｓ；−５Ａ２）　／ｓを定めればＰＡ−ＰＢとなる。

つまり、Ａの位置の圧力ＰＡが、Ｂの位置の圧力ＰＢと
同じ値になるため、圧力センサ２６を図示の位置に設け
てメータに内蔵させ、この圧力センサで測定した圧力Ｐ
Ａで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
ち配管内径）ｄから決まり、Ｓ８は内径ｄと、ベアリン
グホルダ１３の前記中間部の外径りとで法外径りを定め
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、ヘアリングホルダ１３の外径りを２６ｍｍ
で、ＰＡ＋　ＰＢ等を実測し、これらの実測データを基
にして、ＰＡ＝ＰＢを実現できるベアリングホルダ１３
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１４．ｍ／Ｓの時ＰＡ−Ｐｓは一３ｍｍＨｚＯ
を得た。　このときの被測定流体は空気で、供給圧力ば
２００ｍｍ１１゜０である。

前記（２）式からＰ／＋　　Ｐｓ’　を求めると、−−
１１．．４ｋｇ／ポ ー−１１，４ｍｍＨ□０　　　　　　　　　　　　・　
・　・（７）羽根車部での圧損△Ｐは △Ｐ＝ＰＡ−ＰＢ’ 零ＰＡ−ＰＢ’　−、（ＰＡ−ＰＢ） −一１１．４−（−３） −−８，４・・・（８） と想定できる。　　この（８）弐の値を（３）式に代入
してζを求めると、 から、ζ−０，６５となる。

この値を前記（６）弐に代入してＤを求め　Ｄ＝２３．
５胴　を得た。　そこで、ベアリングホルダ１３の中間
部外径を２３．５に縮径して実験したところ、ＰＡ−Ｐ
Ｂとなり、圧カセンザ２６で測定した流路１１の符号Ａ
で示す位置の圧力ＰＡが、メータの下流値のＢ位置での
圧力ＰＢ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、温度センサ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、１３・・・ヘ
アリングホルダ、２４・・・羽根車、２６・・・圧力セ
ンサ、２７・・・温度センサ

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）とこの羽根車（２４）の
   上流に位置してメータケース（６）と同軸で外形がほゞ
   円筒形のベアリングホルダ（１３）とを有するタービン
   メータにおいて、メータケース（６）に流体の圧力と温
   度と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）より上流のベアリングホルダ（１３）の中間部
   に対向してメータケース（６）に装着すると共に、ベア
   リングホルダ（１３）の該中間部の外径を他の部分の外
   径より小さく定めて、この中間部に接する流路における
   流体の圧力をメータ下流側の圧力と一致させたことを特
   徴とする気体用タービンメータ。