JPH04248414A - 可変ベンチュリ式定流量測定制御装置 - Google Patents
可変ベンチュリ式定流量測定制御装置Info
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- JPH04248414A JPH04248414A JP3251491A JP3251491A JPH04248414A JP H04248414 A JPH04248414 A JP H04248414A JP 3251491 A JP3251491 A JP 3251491A JP 3251491 A JP3251491 A JP 3251491A JP H04248414 A JPH04248414 A JP H04248414A
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- Measuring Volume Flow (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は流体特に圧縮性流体の流
量を一定に制御する必要のあるプロセス工業、その他の
各種プラント、及び自動車排出ガスの計測などの公害防
止技術の分野に関する。 【０００２】 【従来の技術】絞り流量計には各種あるが、流量を一定
に制御できる装置として臨界ノズル（クリティカルフロ
―ベンチュリ（図３及び渡辺紀之、小宮勤一、他；臨界
ノズルの特性、計測自動制御学会論文集、Ｖｏｌ．１２
， Ｎｏ．５，昭和５１年１０月，Ｐ６４〜６９参照
））が実用されている。この場合には、下流の圧力があ
る圧力以下に維持できれば、ノズル下流の圧力変化には
影響を受けないで、ノズル上流の流体の温度圧力に応じ
たその臨界流速（音速）と密度が、一定なスロ―ト部断
面積に対応して流量を決定する。従って、ノズル上流の
温度、圧力が一定ならば流量は一定に制御される。しか
し、この場合には上流の温度と圧力条件が変化すれば、
臨界流速や密度が変化するので、流量が一定とは必ずし
も言えない場合がある。更に、臨界流（クリティカルフ
ロ―）を発生させるに充分な圧力差は、臨界流に達する
点の圧力Ｐｃ ＝（２／Ｋ＋１）Ｋ／（Ｋ−１） ・Ｐ
ｏ （ここに、Ｋ＝流体の比熱比、Ｐｏ はノズル入口
のよどみ点圧力）との比較において（Ｐｏ −Ｐｃ ）
の約１５％以上の大きい値にする必要がある。加えてこ
の場合は流量が可変できない制約がある。 【０００３】スロ―ト部の流路断面積を可変にしたクリ
ティカルフロ―ベンチュリが発表されている。（Ｕ，Ｓ
．Ｐａｔｅｎｔ ３，５２４，３４４， Ａｕｇ．
１８，１９７０参照） 【０００４】この場合は流量はスロ―ト部の流速が音速
に達して一定であることを前提としているため、スロ―
ト部の圧力を測定しないが、下流側はスロ―トの面積が
変っても十分にクリティカルフロ―に達するために大き
な圧力降下を必要とし大容量の吸引ポンプが必要となる
。更に、中心のニ―ドル状の流路断面積可変のためのコ
―ン形状物体が片持ち支持であることから振動を生じ易
く、また下流側、すなわち流路断面積拡大側でコ―ン形
状物体の断面積が大きくなっていることから、圧力回復
に損失が大きく、形状的にも大流量の装置に適さない。 特にクリティカルフロ―を前提にすることは吸引のエネ
ルギ―を大きくすることになり、測定・制御のためのエ
ネルギ―損失が過大となる。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】従来のクリティカルフ
ロ―ベンチュリ管では、比較的簡単な装置で流量を一定
にできる特徴があるが、例えば上流にフィルタ濾紙等を
配置して微粒子などをサンプリングする場合に、フィル
タの通過抵抗が次第に増加していくと、一定断面積のク
リティカルフロ―ベンチュリではフィルタ上流の質量流
量を一定にすることができない。更に吸引ポンプに要す
る圧力差（吸引負圧）が大きくなるなどの問題が生じる
。またＣＦＶ−ＣＶＳとして知られるクリティカルフロ
―ベンチュリを用いた自動車排ガスの一定流量希釈サン
プリング装置においても、エンジンからの排気ガス流量
や温度が変化すると、クリティカルフロ―ベンチュリの
温度条件が変化するなどの問題がある。 【０００６】本発明は流体の圧力温度条件が変化しても
、質量流量を一定制御できることと、指定する流量が任
意に選択し設定できること、更に測定に必要なエネルギ
―損失を抑制することを課題としている。 【０００７】 【課題を解決するための手段】前記の３つの大きな課題
を解決するために、本発明は、絞りによる流量測定にお
いてエネルギ―損失の最も少ないベンチュリ管方式を採
用し、そのベンチュリ管のスロ―ト部の断面積を可変に
できるようにすると共に、このベンチュリ管によって流
量測定を実施しながら同時にこれによって流量制御を行
う手段を提供するものである。すなわち、ベンチュリ管
を環状流路断面をもつ形状として、中心部の円形断面を
管軸に沿って面積が滑かに変化するように構成し、かつ
ベンチュリ管のスロ―ト部が中心部の円形断面の物体の
管軸方向の移動によっても固定された外周部の一定な位
置であるような形状として、スロ―ト部の静圧力を常に
測定できるようにする。また中心部の円形断面の物体は
管軸に沿って移動できる構造とし、その位置は常に検出
または決定されて、スロ―ト部の断面積は物体の位置の
関数として既知とすることができるようにする。そして
、この中心部の円形断面の物体の位置はベンチュリ管内
に配置されたサ―ボモ―タにより、自動的に制御できる
ようにする。一方、ベンチュリ管の流量は、上流部の流
体の温度、圧力及びスロ―ト部の圧力の連続的測定から
常に質量流量または体積流量として計算される回路を設
け、指定された流量との比較によって、ベンチュリ管の
スロ―ト部を構成する中心部の円形断面の物体の位置を
自動制御する。 【０００８】 【作用】前述の手段によって、環状の流路断面を持つベ
ンチュリ管のスロ―ト部は、その流路断面積が可変にで
きると共に既知であり、必要に応じてその流量係数も既
知として、流体の温度、圧力、及びベンチュリ管入口と
スロ―ト部の差圧力から、質量流量または実体積流量は
計算により求めることができる。また、スロ―ト部の断
面積を変化させ制御することにより流量を変化させ制御
することができる。そして、指定された流量に合致する
ように、自動的にサ―ボ機構によって、その時の上流の
圧力、温度などの条件に応じた質量流量または実体積流
量を測定しながら制御作用する。 【０００９】この測定制御作用は、下流側の圧力と流量
特性、例えば吸引ポンプの圧力と流量の関係にも関係し
て、自動的に指定された流量に制御することになる。こ
の場合、スロ―ト部においてクリティカルフロ―を生ず
る必要は必ずしもないので、ポンプの吸引能力は比較的
小さくて済む。普通には絞り流量測定方式におけるエネ
ルギ―損失を最小にすることが可能であり、特に大流量
において絞りによるエネルギ―損失を小さくできる作用
効果が期待できる。 【００１０】 【実施例】以下、本発明の具体的実施例を、図１及び図
２を参照して説明する。 【００１１】図２は本発明の一実施例を採用した燃焼排
ガスの微粒子試料採取装置における流量制御装置の説明
図である。図１は図２に示された本発明の一実施例の可
変ベンチュリ式定流量測定制御装置の可変ベンチュリ管
部の詳細を示す縦断面図である。図１においてベンチュ
リ管１の上流直管部１１に流体の温度ｔ１ を測定する
温度センサ１２と静圧力Ｐ１ を取出す導管口１３を設
けて、その下流側に外側断面積縮小部１４を経て、スロ
―ト部１５に静圧検出孔１６を複数個備え、スロ―ト静
圧平均環１７から静圧力Ｐｔ が取り出せるようにする
。スロ―ト部１５の下流側には緩かに断面積が拡大する
外側断面積拡大部１８が連がり、そのさらに下流に下流
直管部１９が設けられている。ベンチュリ管の中心部の
管軸にはスロ―ト部近傍で円形の断面積が管軸方向に沿
って変化する面２１を有する可動体２が配置され、その
上流側の直管部２２はベンチュリ管内に同心に支柱３６
により固定されたサ―ボナセルの直管部３３に摺動可能
に嵌合して、回転を制約されて軸方向に移動可能に構成
する。可動体２の下流側は細く長いガイド棒２３を構成
し、ガイド支柱２５に保持される直動軸受２６によって
管軸中心において軸に沿って滑かに平行移動可能に支持
されると共に、その変位の指標ｘが電気信号として検出
される装置４１を設ける。可動体２の内周側にはナット
２７が配置され、ナセル内部に固定されたサ―ボモ―タ
３１の回転軸３２に設けられたねじ３４と螺合される。 【００１２】可動体２はサ―ボモ―タ３１の回転によっ
て、ベンチュリ管軸に沿って平行移動し、その変位ｘに
よってスロ―ト部の環状流路断面積Ｆ（ｓ）が変化する
。この関係はスロ―ト部の外周径ｄ０ と内周径ｄｘ
により次のようになる。 【００１３】ｆ（ｓ）＝π／４（ｄ０ ２ −ｄｘ ２
）ここで ｄｘ ＝ａ＋ｂｘ で示されるとすれ
ば、ｆ（ｓ）＝π／４（ｄ０ ２ −ａ２ −２ａｂｘ
−ｂ２ ｘ２ ） としてｘの関数となる。 【００１４】ベンチュリ管入口径ｄ１ とＦ（ｓ）から
絞り比β２が次のように求められる。β２ ＝（ｄ０
２ −ａ２ −２ａｂｘ−ｂ２ ｘ２ ）／ｄ１ ２
【００１５】ベンチュリ管による流量測定は、入口圧力
Ｐ１ とスロ―ト部の圧力ｐｔ 及び流体の比重などと
、スロ―ト部の流路断面面積によって定まり、一般には
スロ―ト部でクリティカルフロ―（音速）に達しない範
囲では下記の数式１のように表わせる。Ｑを体積流量（
ｍ３ ／ｓ）とし、流量係数をαとし比重量をγとする
。 【００１６】 【数１】 【００１７】流体が圧縮性の場合には、膨脹補正係数ε
を用いて、下記の数式２で表わす。 【数２】 【００１８】ここで、αはＲｅ数とβの関数であるが、
Ｒｅ数がある程度以上大きいときは下記の数式３のよう
にβの関数と見なすことができる。 【００１９】 【数３】 【００２０】またεはＰ１ とＰｔ 及びβの関数とし
て下記の数式のように表わせる。 ε＝（Ｐｔ ／Ｐ１ ）１／Ｋ ｛Ｋ／（Ｋ−１）
｝ ×［｛１−（Ｐｔ ／Ｐ１ ）２／Ｋ
｝／｛１−（Ｐｔ ／Ｐ１ ）｝］ ×［（
１−β４ ）／｛（１−β４ ）（Ｐｔ ／Ｐ１ ）２
／Ｋ ｝］１／２ 【００２１】ここにＫは気体の比熱
比で空気のように２原子分子ではＫ＝１．４としてよい
。 【００２２】更に重量流量Ｗ（Ｋｇｆ／ｓ）は次のよう
になる。 Ｗ＝γＱ 【００２３】以上の関係からベンチュリ管における流量
は、入口の温度ｔ１ と圧力Ｐ１ 、スロ―ト部の圧力
Ｐｔ または差圧（Ｐ１ −Ｐｔ ）を測定し、スロ―
ト部の流路断面積Ｆ（ｓ）を知り、絞り比β２ をが判
れば、計算により求めることができる。 【００２４】計算回路４５には、可動体の変位ｘからＦ
（ｓ）を求め、β２ を計算する回路をもち、更に入口
温度ｔ１ や圧力Ｐ１から流体のγを推定し、圧力Ｐｔ
または差圧力Ｐ１ −Ｐｔ を測定して、流量Ｑまた
はＷを求める計算機を内蔵して、その出力を比較回路４
６に入力する。比較回路４６には指定流量が設定してお
り、測定・計算流量との差に応じた制御信号がサ―ボ増
幅器４７に伝達され、サ―ボ増幅器の出力によってサ―
ボモ―タ３１が駆動される。サ―ボモ―タ３１は測定・
計算流量が指定流量より大きいとき、ベンチュリ管のス
ロ―ト部の流路断面面積Ｆ（ｓ）が小さくなるように、
ｘを増加させｄｘ を大きくする方向に回転し、測定・
計算流量が指定流量に一致するように、自動制御する。 【００２５】図２の実施例では、燃焼排ガスの流路５１
内に吸引プロ―ブ５２を挿入して試料ガスを分流採取し
、ハイボリュ―ムサンプラのフィルタ５５を通過させて
試料ガス中の微粒子をフィルタ上に堆積させて捕集する
場合に、図１に例示する可変ベンチュリ式定流量測定制
御装置をフィルタ５５の下流に配置して、ポンプ５６に
より試料ガスを吸引し吐出させ、その下流にガスメ―タ
５７を配置して積算流量を測定しながら、排出できるよ
うに構成されている。この場合にはフィルタ５５に微粒
子が堆積されると、試料ガスの通過抵抗が変化して通過
後の圧力すなわちＰ１ が次第に低下するが、質量流量
を一定に維持することが重要となる。すなわち、フィル
タに微粒子が堆積して、例えばＰ１ が４００ｍｍＨｇ
（ａｂｓ ）まで低下するまでがこのフィルタの捕集限
界とすれば、その条件における流量をポンプ５６の能力
限界内で可変ベンチュリ式定流量測定制御装置に設定し
ておけば、Ｐ１ が初期に７００ｍｍＨｇあって徐々に
低下してきても流量測定と制御機構が作用して質量流量
を一定に保つことができる。 【００２６】 【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば次のような効果が得られる。 【００２７】流量の測定と制御を行う場合に、ベンチュ
リ管として圧力損失が少ない条件で使用でき、大きい流
量に対してはスロ―ト部の断面積が大きく、すなわち絞
り比がβ２ が大きくなり、絞りによる圧力損失を小さ
くできる。 【００２８】入口の流体の温度や圧力が変化しても、質
量流量を測定することができるので、質量流量を一定に
制御することが可能である。 【００２９】クリティカルフロ―ベンチュリのように、
スロ―ト部の流速を音速にまで大きくする必要がないの
で、吸引能力に制約がなく、吸引能力に応じた流量測定
と制御ができる。
量を一定に制御する必要のあるプロセス工業、その他の
各種プラント、及び自動車排出ガスの計測などの公害防
止技術の分野に関する。 【０００２】 【従来の技術】絞り流量計には各種あるが、流量を一定
に制御できる装置として臨界ノズル（クリティカルフロ
―ベンチュリ（図３及び渡辺紀之、小宮勤一、他；臨界
ノズルの特性、計測自動制御学会論文集、Ｖｏｌ．１２
， Ｎｏ．５，昭和５１年１０月，Ｐ６４〜６９参照
））が実用されている。この場合には、下流の圧力があ
る圧力以下に維持できれば、ノズル下流の圧力変化には
影響を受けないで、ノズル上流の流体の温度圧力に応じ
たその臨界流速（音速）と密度が、一定なスロ―ト部断
面積に対応して流量を決定する。従って、ノズル上流の
温度、圧力が一定ならば流量は一定に制御される。しか
し、この場合には上流の温度と圧力条件が変化すれば、
臨界流速や密度が変化するので、流量が一定とは必ずし
も言えない場合がある。更に、臨界流（クリティカルフ
ロ―）を発生させるに充分な圧力差は、臨界流に達する
点の圧力Ｐｃ ＝（２／Ｋ＋１）Ｋ／（Ｋ−１） ・Ｐ
ｏ （ここに、Ｋ＝流体の比熱比、Ｐｏ はノズル入口
のよどみ点圧力）との比較において（Ｐｏ −Ｐｃ ）
の約１５％以上の大きい値にする必要がある。加えてこ
の場合は流量が可変できない制約がある。 【０００３】スロ―ト部の流路断面積を可変にしたクリ
ティカルフロ―ベンチュリが発表されている。（Ｕ，Ｓ
．Ｐａｔｅｎｔ ３，５２４，３４４， Ａｕｇ．
１８，１９７０参照） 【０００４】この場合は流量はスロ―ト部の流速が音速
に達して一定であることを前提としているため、スロ―
ト部の圧力を測定しないが、下流側はスロ―トの面積が
変っても十分にクリティカルフロ―に達するために大き
な圧力降下を必要とし大容量の吸引ポンプが必要となる
。更に、中心のニ―ドル状の流路断面積可変のためのコ
―ン形状物体が片持ち支持であることから振動を生じ易
く、また下流側、すなわち流路断面積拡大側でコ―ン形
状物体の断面積が大きくなっていることから、圧力回復
に損失が大きく、形状的にも大流量の装置に適さない。 特にクリティカルフロ―を前提にすることは吸引のエネ
ルギ―を大きくすることになり、測定・制御のためのエ
ネルギ―損失が過大となる。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】従来のクリティカルフ
ロ―ベンチュリ管では、比較的簡単な装置で流量を一定
にできる特徴があるが、例えば上流にフィルタ濾紙等を
配置して微粒子などをサンプリングする場合に、フィル
タの通過抵抗が次第に増加していくと、一定断面積のク
リティカルフロ―ベンチュリではフィルタ上流の質量流
量を一定にすることができない。更に吸引ポンプに要す
る圧力差（吸引負圧）が大きくなるなどの問題が生じる
。またＣＦＶ−ＣＶＳとして知られるクリティカルフロ
―ベンチュリを用いた自動車排ガスの一定流量希釈サン
プリング装置においても、エンジンからの排気ガス流量
や温度が変化すると、クリティカルフロ―ベンチュリの
温度条件が変化するなどの問題がある。 【０００６】本発明は流体の圧力温度条件が変化しても
、質量流量を一定制御できることと、指定する流量が任
意に選択し設定できること、更に測定に必要なエネルギ
―損失を抑制することを課題としている。 【０００７】 【課題を解決するための手段】前記の３つの大きな課題
を解決するために、本発明は、絞りによる流量測定にお
いてエネルギ―損失の最も少ないベンチュリ管方式を採
用し、そのベンチュリ管のスロ―ト部の断面積を可変に
できるようにすると共に、このベンチュリ管によって流
量測定を実施しながら同時にこれによって流量制御を行
う手段を提供するものである。すなわち、ベンチュリ管
を環状流路断面をもつ形状として、中心部の円形断面を
管軸に沿って面積が滑かに変化するように構成し、かつ
ベンチュリ管のスロ―ト部が中心部の円形断面の物体の
管軸方向の移動によっても固定された外周部の一定な位
置であるような形状として、スロ―ト部の静圧力を常に
測定できるようにする。また中心部の円形断面の物体は
管軸に沿って移動できる構造とし、その位置は常に検出
または決定されて、スロ―ト部の断面積は物体の位置の
関数として既知とすることができるようにする。そして
、この中心部の円形断面の物体の位置はベンチュリ管内
に配置されたサ―ボモ―タにより、自動的に制御できる
ようにする。一方、ベンチュリ管の流量は、上流部の流
体の温度、圧力及びスロ―ト部の圧力の連続的測定から
常に質量流量または体積流量として計算される回路を設
け、指定された流量との比較によって、ベンチュリ管の
スロ―ト部を構成する中心部の円形断面の物体の位置を
自動制御する。 【０００８】 【作用】前述の手段によって、環状の流路断面を持つベ
ンチュリ管のスロ―ト部は、その流路断面積が可変にで
きると共に既知であり、必要に応じてその流量係数も既
知として、流体の温度、圧力、及びベンチュリ管入口と
スロ―ト部の差圧力から、質量流量または実体積流量は
計算により求めることができる。また、スロ―ト部の断
面積を変化させ制御することにより流量を変化させ制御
することができる。そして、指定された流量に合致する
ように、自動的にサ―ボ機構によって、その時の上流の
圧力、温度などの条件に応じた質量流量または実体積流
量を測定しながら制御作用する。 【０００９】この測定制御作用は、下流側の圧力と流量
特性、例えば吸引ポンプの圧力と流量の関係にも関係し
て、自動的に指定された流量に制御することになる。こ
の場合、スロ―ト部においてクリティカルフロ―を生ず
る必要は必ずしもないので、ポンプの吸引能力は比較的
小さくて済む。普通には絞り流量測定方式におけるエネ
ルギ―損失を最小にすることが可能であり、特に大流量
において絞りによるエネルギ―損失を小さくできる作用
効果が期待できる。 【００１０】 【実施例】以下、本発明の具体的実施例を、図１及び図
２を参照して説明する。 【００１１】図２は本発明の一実施例を採用した燃焼排
ガスの微粒子試料採取装置における流量制御装置の説明
図である。図１は図２に示された本発明の一実施例の可
変ベンチュリ式定流量測定制御装置の可変ベンチュリ管
部の詳細を示す縦断面図である。図１においてベンチュ
リ管１の上流直管部１１に流体の温度ｔ１ を測定する
温度センサ１２と静圧力Ｐ１ を取出す導管口１３を設
けて、その下流側に外側断面積縮小部１４を経て、スロ
―ト部１５に静圧検出孔１６を複数個備え、スロ―ト静
圧平均環１７から静圧力Ｐｔ が取り出せるようにする
。スロ―ト部１５の下流側には緩かに断面積が拡大する
外側断面積拡大部１８が連がり、そのさらに下流に下流
直管部１９が設けられている。ベンチュリ管の中心部の
管軸にはスロ―ト部近傍で円形の断面積が管軸方向に沿
って変化する面２１を有する可動体２が配置され、その
上流側の直管部２２はベンチュリ管内に同心に支柱３６
により固定されたサ―ボナセルの直管部３３に摺動可能
に嵌合して、回転を制約されて軸方向に移動可能に構成
する。可動体２の下流側は細く長いガイド棒２３を構成
し、ガイド支柱２５に保持される直動軸受２６によって
管軸中心において軸に沿って滑かに平行移動可能に支持
されると共に、その変位の指標ｘが電気信号として検出
される装置４１を設ける。可動体２の内周側にはナット
２７が配置され、ナセル内部に固定されたサ―ボモ―タ
３１の回転軸３２に設けられたねじ３４と螺合される。 【００１２】可動体２はサ―ボモ―タ３１の回転によっ
て、ベンチュリ管軸に沿って平行移動し、その変位ｘに
よってスロ―ト部の環状流路断面積Ｆ（ｓ）が変化する
。この関係はスロ―ト部の外周径ｄ０ と内周径ｄｘ
により次のようになる。 【００１３】ｆ（ｓ）＝π／４（ｄ０ ２ −ｄｘ ２
）ここで ｄｘ ＝ａ＋ｂｘ で示されるとすれ
ば、ｆ（ｓ）＝π／４（ｄ０ ２ −ａ２ −２ａｂｘ
−ｂ２ ｘ２ ） としてｘの関数となる。 【００１４】ベンチュリ管入口径ｄ１ とＦ（ｓ）から
絞り比β２が次のように求められる。β２ ＝（ｄ０
２ −ａ２ −２ａｂｘ−ｂ２ ｘ２ ）／ｄ１ ２
【００１５】ベンチュリ管による流量測定は、入口圧力
Ｐ１ とスロ―ト部の圧力ｐｔ 及び流体の比重などと
、スロ―ト部の流路断面面積によって定まり、一般には
スロ―ト部でクリティカルフロ―（音速）に達しない範
囲では下記の数式１のように表わせる。Ｑを体積流量（
ｍ３ ／ｓ）とし、流量係数をαとし比重量をγとする
。 【００１６】 【数１】 【００１７】流体が圧縮性の場合には、膨脹補正係数ε
を用いて、下記の数式２で表わす。 【数２】 【００１８】ここで、αはＲｅ数とβの関数であるが、
Ｒｅ数がある程度以上大きいときは下記の数式３のよう
にβの関数と見なすことができる。 【００１９】 【数３】 【００２０】またεはＰ１ とＰｔ 及びβの関数とし
て下記の数式のように表わせる。 ε＝（Ｐｔ ／Ｐ１ ）１／Ｋ ｛Ｋ／（Ｋ−１）
｝ ×［｛１−（Ｐｔ ／Ｐ１ ）２／Ｋ
｝／｛１−（Ｐｔ ／Ｐ１ ）｝］ ×［（
１−β４ ）／｛（１−β４ ）（Ｐｔ ／Ｐ１ ）２
／Ｋ ｝］１／２ 【００２１】ここにＫは気体の比熱
比で空気のように２原子分子ではＫ＝１．４としてよい
。 【００２２】更に重量流量Ｗ（Ｋｇｆ／ｓ）は次のよう
になる。 Ｗ＝γＱ 【００２３】以上の関係からベンチュリ管における流量
は、入口の温度ｔ１ と圧力Ｐ１ 、スロ―ト部の圧力
Ｐｔ または差圧（Ｐ１ −Ｐｔ ）を測定し、スロ―
ト部の流路断面積Ｆ（ｓ）を知り、絞り比β２ をが判
れば、計算により求めることができる。 【００２４】計算回路４５には、可動体の変位ｘからＦ
（ｓ）を求め、β２ を計算する回路をもち、更に入口
温度ｔ１ や圧力Ｐ１から流体のγを推定し、圧力Ｐｔ
または差圧力Ｐ１ −Ｐｔ を測定して、流量Ｑまた
はＷを求める計算機を内蔵して、その出力を比較回路４
６に入力する。比較回路４６には指定流量が設定してお
り、測定・計算流量との差に応じた制御信号がサ―ボ増
幅器４７に伝達され、サ―ボ増幅器の出力によってサ―
ボモ―タ３１が駆動される。サ―ボモ―タ３１は測定・
計算流量が指定流量より大きいとき、ベンチュリ管のス
ロ―ト部の流路断面面積Ｆ（ｓ）が小さくなるように、
ｘを増加させｄｘ を大きくする方向に回転し、測定・
計算流量が指定流量に一致するように、自動制御する。 【００２５】図２の実施例では、燃焼排ガスの流路５１
内に吸引プロ―ブ５２を挿入して試料ガスを分流採取し
、ハイボリュ―ムサンプラのフィルタ５５を通過させて
試料ガス中の微粒子をフィルタ上に堆積させて捕集する
場合に、図１に例示する可変ベンチュリ式定流量測定制
御装置をフィルタ５５の下流に配置して、ポンプ５６に
より試料ガスを吸引し吐出させ、その下流にガスメ―タ
５７を配置して積算流量を測定しながら、排出できるよ
うに構成されている。この場合にはフィルタ５５に微粒
子が堆積されると、試料ガスの通過抵抗が変化して通過
後の圧力すなわちＰ１ が次第に低下するが、質量流量
を一定に維持することが重要となる。すなわち、フィル
タに微粒子が堆積して、例えばＰ１ が４００ｍｍＨｇ
（ａｂｓ ）まで低下するまでがこのフィルタの捕集限
界とすれば、その条件における流量をポンプ５６の能力
限界内で可変ベンチュリ式定流量測定制御装置に設定し
ておけば、Ｐ１ が初期に７００ｍｍＨｇあって徐々に
低下してきても流量測定と制御機構が作用して質量流量
を一定に保つことができる。 【００２６】 【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば次のような効果が得られる。 【００２７】流量の測定と制御を行う場合に、ベンチュ
リ管として圧力損失が少ない条件で使用でき、大きい流
量に対してはスロ―ト部の断面積が大きく、すなわち絞
り比がβ２ が大きくなり、絞りによる圧力損失を小さ
くできる。 【００２８】入口の流体の温度や圧力が変化しても、質
量流量を測定することができるので、質量流量を一定に
制御することが可能である。 【００２９】クリティカルフロ―ベンチュリのように、
スロ―ト部の流速を音速にまで大きくする必要がないの
で、吸引能力に制約がなく、吸引能力に応じた流量測定
と制御ができる。
【図１】この発明の可変ベンチュリ式定流量測定制御装
置の可変ベンチュリ管部を示す縦断面説明図である。
置の可変ベンチュリ管部を示す縦断面説明図である。
【図２】燃焼排ガスの微粒子試料採取装置における流量
測定制御装置の縦断面説明図である。
測定制御装置の縦断面説明図である。
【図３】従来の臨界ノズルを示す縦断面説明図である。
１ ベンチュリ管
２ 可動体
１１ 上流直管部
１２ 温度センサ
１３ 圧力導管
１４ 外側断面積縮小部
１５ スロ―ト部
１６ 静圧検出孔
１７ スロ―ト部静圧平均環
１８ 外側断面積拡大部
１９ 下流直管部
２１ 面
２２ 直管部
２３ ガイド棒
２５ ガイド支柱
２６ 直動軸受
２７ ナット
３１ サ―ボモ―タ
３２ 回転軸
３３ 直管部
３４ ねじ
３５ 支柱
４１ 装置
４５ 計算回路
４６ 比較回路
４７ サ―ボ増幅器
５１ 流路
５２ 吸引プロ―ブ
５５ フィルタ
５６ ポンプ
５７ ガスメ―タ
Ｐ１ ，Ｐ２ ，Ｐｔ 圧力
ｄ０ 外周径
ｄｘ 内周径
ｔ１ 温度
Claims (1)
- 【請求項１】 流れ方向に沿って流路断面積が、滑か
に減少し、極小部を経由して、滑かにかつ十分に緩かに
増大するベンチュリ管において、管軸に沿って位置を変
化でき、その断面積が流れ方向に滑かに変化する部分を
有する物体を同軸に配置して、ベンチュリ管の極小部す
なわちスロ―ト部の断面積を可変とした可変ベンチュリ
管において、上流部の温度、圧力を入力すると共に、ス
ロ―ト部の静圧力と断面積を入力し、指定された質量流
量または指示された状態の体積流量に合致するような流
量計算機構をもち、更にその計算値に応じてベンチュリ
管のスロ―ト部断面積を自動的に制御するサ―ボモ―タ
を備えた可変ベンチュリ式定流量測定制御装置。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP3251491A JP2962847B2 (ja) | 1991-02-01 | 1991-02-01 | 可変ベンチュリ式定流量測定制御装置 |
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|---|---|---|---|
| JP3251491A JP2962847B2 (ja) | 1991-02-01 | 1991-02-01 | 可変ベンチュリ式定流量測定制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04248414A true JPH04248414A (ja) | 1992-09-03 |
| JP2962847B2 JP2962847B2 (ja) | 1999-10-12 |
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ID=12361086
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|---|---|---|---|
| JP3251491A Expired - Fee Related JP2962847B2 (ja) | 1991-02-01 | 1991-02-01 | 可変ベンチュリ式定流量測定制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2962847B2 (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US6698924B2 (en) | 2000-12-21 | 2004-03-02 | Tank, Inc. | Cooling system comprising a circular venturi |
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-
1991
- 1991-02-01 JP JP3251491A patent/JP2962847B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP2962847B2 (ja) | 1999-10-12 |
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