JPH0593638A - 脈動流の流体の流量を測定する方法及び流量計 - Google Patents
脈動流の流体の流量を測定する方法及び流量計Info
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- JPH0593638A JPH0593638A JP3208037A JP20803791A JPH0593638A JP H0593638 A JPH0593638 A JP H0593638A JP 3208037 A JP3208037 A JP 3208037A JP 20803791 A JP20803791 A JP 20803791A JP H0593638 A JPH0593638 A JP H0593638A
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- G01F1/20—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 強い脈動流を有する流体の流量を突き止める
方法と装置を提供する。 【構成】 流れ方向とは逆に復元力により付勢され測定
管内を自由に移動可能な浮子を利用して脈動流の流体の
流量を測定する方法、そして、測定管と、流れ方向とは
逆に復元力により付勢され測定管内を自由に移動可能な
浮子とを有する流量計が記載される。これにより個々の
脈動流の流量を突き止めることができる。このため本方
法では測定管（１）内の浮子（２）の速度を常時測定
し、浮子の速度から流量が突き止められる。流量計はこ
のため速度測定装置を有し、これが浮子の運動速度を突
き止める。
方法と装置を提供する。 【構成】 流れ方向とは逆に復元力により付勢され測定
管内を自由に移動可能な浮子を利用して脈動流の流体の
流量を測定する方法、そして、測定管と、流れ方向とは
逆に復元力により付勢され測定管内を自由に移動可能な
浮子とを有する流量計が記載される。これにより個々の
脈動流の流量を突き止めることができる。このため本方
法では測定管（１）内の浮子（２）の速度を常時測定
し、浮子の速度から流量が突き止められる。流量計はこ
のため速度測定装置を有し、これが浮子の運動速度を突
き止める。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、流れ方向とは逆に復元
（反衝）力により付勢され測定管内を自由に移動可能な
浮子を利用して脈動流の流体の流量を測定する方法、そ
して測定管と、流れ方向とは逆に復元力により付勢され
測定管内を自由に移動可能な浮子とを有する流量計に関
する。
（反衝）力により付勢され測定管内を自由に移動可能な
浮子を利用して脈動流の流体の流量を測定する方法、そ
して測定管と、流れ方向とは逆に復元力により付勢され
測定管内を自由に移動可能な浮子とを有する流量計に関
する。
【０００２】
【従来の技術】幾つかの適用範囲、例えば定量ポンプで
は、個々の脈動流、例えば個々の配量脈動の流量を測定
できることが望ましい。定量ポンプでしばしば腐食性、
毒性物質又は環境に有害な物質が送られるので、安全上
及び環境保全上の理由から定量ポンプの吐出し量を監視
することが益々望まれるようになった。周知の流量計は
これに限定的に適しているだけである。というのもそれ
らは動特性が小さく、連続した流れ又は時間的にゆっく
り変化するだけの流れを要求するからである。これには
例えば浮子が測定管内を自由に移動可能となった浮子式
流量計を使った測定法が含まれる。測定管は普通直立
し、下から上に流すようになっており、従って浮子は流
れ方向に逆らって重力により付勢されている。別の配置
では戻しばねによっても浮子を負荷しておくことができ
る。ポンプの吐出し量が最低吐出し量を下まわったかど
うか監視できるようにするため測定管内の浮子をリミッ
トスイッチとして用いる試みがなされた。その際欠点と
して基本的には固定設定した一限界値の監視が可能であ
るにすぎない。このことは多くの場合もはや十分でな
い。むしろ吐出し量の量的監視が求められる。磁気誘導
式流量測定、超音波、コリオリ式質量測定等の別の方法
は脈動流の測定が基本的には可能ではある。しかしかか
る方法は適用に費用がかかる。これらの方法で使用され
る測定器の出力信号には普通雑音が含まれているので雑
音抑制が必要である。しかし、この雑音抑制が短い脈動
流の測定をも妨げる。容積式流量計、タービン流量計、
ベーン流量計は時間がたつと脈動流によって破壊され
る。
は、個々の脈動流、例えば個々の配量脈動の流量を測定
できることが望ましい。定量ポンプでしばしば腐食性、
毒性物質又は環境に有害な物質が送られるので、安全上
及び環境保全上の理由から定量ポンプの吐出し量を監視
することが益々望まれるようになった。周知の流量計は
これに限定的に適しているだけである。というのもそれ
らは動特性が小さく、連続した流れ又は時間的にゆっく
り変化するだけの流れを要求するからである。これには
例えば浮子が測定管内を自由に移動可能となった浮子式
流量計を使った測定法が含まれる。測定管は普通直立
し、下から上に流すようになっており、従って浮子は流
れ方向に逆らって重力により付勢されている。別の配置
では戻しばねによっても浮子を負荷しておくことができ
る。ポンプの吐出し量が最低吐出し量を下まわったかど
うか監視できるようにするため測定管内の浮子をリミッ
トスイッチとして用いる試みがなされた。その際欠点と
して基本的には固定設定した一限界値の監視が可能であ
るにすぎない。このことは多くの場合もはや十分でな
い。むしろ吐出し量の量的監視が求められる。磁気誘導
式流量測定、超音波、コリオリ式質量測定等の別の方法
は脈動流の測定が基本的には可能ではある。しかしかか
る方法は適用に費用がかかる。これらの方法で使用され
る測定器の出力信号には普通雑音が含まれているので雑
音抑制が必要である。しかし、この雑音抑制が短い脈動
流の測定をも妨げる。容積式流量計、タービン流量計、
ベーン流量計は時間がたつと脈動流によって破壊され
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、強い
脈動流を有する流体の流量を突き止めることのできる方
法及び装置を提供することである。
脈動流を有する流体の流量を突き止めることのできる方
法及び装置を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この課題が、冒頭に述べ
た種類の方法において、測定管内の浮子の速度を常時測
定し、浮子の速度から流量を突き止めることにより解決
される。
た種類の方法において、測定管内の浮子の速度を常時測
定し、浮子の速度から流量を突き止めることにより解決
される。
【０００５】本方法にとっての前提条件は、流体が流れ
ないか又は僅かな流速で流れるだけとなる時間間隔が二
つの脈動流の間に十分長く存在することである。かかる
流れ勾配は多くの不連続的に配量する課題のとき、例え
ば磁気駆動部を有する定量ポンプの場合に現れる。本方
法により、個々の脈動流の流量又は吐出し量を測定する
ことが可能となる。従って測定は、幾つかの脈動にわた
って吐出し量を平均化する方法の場合よりも遙かに正確
に行うことができる。測定管内を流れる流体が浮子を連
行する。浮子と測定管の壁との間に環状隙間があり、そ
こを通して流体は浮子の横を流過することができる。つ
まり流れ方向に見て浮子の背後の圧力は浮子の前の圧力
より小さい。この圧力差から生じて浮子に加わる力が復
元力より大きいとき、浮子は流体によって一緒に搬送さ
れる。浮子と流体との間の摩擦力がこれに加わる。流体
が速く流れれば流れるほど浮子の動きも速くなる。つま
り浮子の速度から流体の速度を突き止めることができ
る。この速度勾配から測定管を流れる流量について断定
することができる。
ないか又は僅かな流速で流れるだけとなる時間間隔が二
つの脈動流の間に十分長く存在することである。かかる
流れ勾配は多くの不連続的に配量する課題のとき、例え
ば磁気駆動部を有する定量ポンプの場合に現れる。本方
法により、個々の脈動流の流量又は吐出し量を測定する
ことが可能となる。従って測定は、幾つかの脈動にわた
って吐出し量を平均化する方法の場合よりも遙かに正確
に行うことができる。測定管内を流れる流体が浮子を連
行する。浮子と測定管の壁との間に環状隙間があり、そ
こを通して流体は浮子の横を流過することができる。つ
まり流れ方向に見て浮子の背後の圧力は浮子の前の圧力
より小さい。この圧力差から生じて浮子に加わる力が復
元力より大きいとき、浮子は流体によって一緒に搬送さ
れる。浮子と流体との間の摩擦力がこれに加わる。流体
が速く流れれば流れるほど浮子の動きも速くなる。つま
り浮子の速度から流体の速度を突き止めることができ
る。この速度勾配から測定管を流れる流量について断定
することができる。
【０００６】好ましくは、浮子の運動開始を突き止め、
所定の積分時間にわたって速度を積分し、積分値が流量
に換算される。速度の時間積分から、浮子の進んだ路程
を断定することができる。浮子の進んだ路程から流過し
た体積を推定することができる。積分時間は可変とする
ことができ、それを測定する限界は予め決定してある。
所定の積分時間にわたって速度を積分し、積分値が流量
に換算される。速度の時間積分から、浮子の進んだ路程
を断定することができる。浮子の進んだ路程から流過し
た体積を推定することができる。積分時間は可変とする
ことができ、それを測定する限界は予め決定してある。
【０００７】有利には浮子の流れ方向における運動開始
と終了との間の時間によって積分時間が決めてある。こ
の場合、浮子が全体として進んだ経路を正確に断定する
ことができる。これにより極めて精密な体積測定が可能
となる。
と終了との間の時間によって積分時間が決めてある。こ
の場合、浮子が全体として進んだ経路を正確に断定する
ことができる。これにより極めて精密な体積測定が可能
となる。
【０００８】好ましい別の実施態様では、脈動流が一定
した既知の持続時間を有する場合、積分時間が設定して
あり、運動開始時に積分が開始される。例えば脈動流を
発生する定量ポンプの構造が知られていることから脈動
流の持続時間が既知であると、定量ポンプの吐出し時間
に相当する時間にわたって積分すれば十分である。その
際吐出し量が変化することがあり、そのことから、浮子
の進む路程が異なることになる。この実施の場合浮子の
運動終了はもはや確認しなくてもよい。
した既知の持続時間を有する場合、積分時間が設定して
あり、運動開始時に積分が開始される。例えば脈動流を
発生する定量ポンプの構造が知られていることから脈動
流の持続時間が既知であると、定量ポンプの吐出し時間
に相当する時間にわたって積分すれば十分である。その
際吐出し量が変化することがあり、そのことから、浮子
の進む路程が異なることになる。この実施の場合浮子の
運動終了はもはや確認しなくてもよい。
【０００９】有利には、第一速度を超えることにより浮
子の運動開始を求め、第２速度を下まわることにより運
動終了を突き止める。両速度は等しいことがあるが、必
ずしもそうでなくてもよい。浮子の速度が所定値を超え
て初めて、測定しなければならない脈動流が存在すると
考えることができる。
子の運動開始を求め、第２速度を下まわることにより運
動終了を突き止める。両速度は等しいことがあるが、必
ずしもそうでなくてもよい。浮子の速度が所定値を超え
て初めて、測定しなければならない脈動流が存在すると
考えることができる。
【００１０】有利には、積分値に測定管の平均横断面積
を掛け、場合によっては補正値を加えて流量が得られ
る。浮子と測定管との間の環状隙間を経由する損失を無
視できるとき、即ち例えば環状隙間がきわめて狭く、浮
子の密度が流体密度より僅かに大きいだけであり、又は
流体の粘性がきわめて大きいとき、補正値なしでも十分
に正確な流量値が得られる。この場合浮子は事実上吐出
された体積だけ測定管中を更に移動する。浮子の進んだ
路程に積分値が一致するので路程と測定管の既知の平均
横断面積とから体積を算出することができる。
を掛け、場合によっては補正値を加えて流量が得られ
る。浮子と測定管との間の環状隙間を経由する損失を無
視できるとき、即ち例えば環状隙間がきわめて狭く、浮
子の密度が流体密度より僅かに大きいだけであり、又は
流体の粘性がきわめて大きいとき、補正値なしでも十分
に正確な流量値が得られる。この場合浮子は事実上吐出
された体積だけ測定管中を更に移動する。浮子の進んだ
路程に積分値が一致するので路程と測定管の既知の平均
横断面積とから体積を算出することができる。
【００１１】しかし浮子は二つの脈動流の間に再び出発
位置を占めねばならないので、環状隙間を経由する流れ
損失は任意に小さくすることができない。二つの脈動流
間における浮子の降下速度、即ち復元力方向での速度
と、送り位相中に環状隙間を経由する流れ損失は同じ原
因を有するので、隙間損失の少ないことは同時に二つの
脈動流間の降下速度がきわめて緩慢であることを意味す
る。脈動流が比較的短い間隔も持ち得るようにするた
め、好ましい一実施態様では補正値を突き止めるため、
脈動流が存在しない限り、復元力方向における浮子の平
均降下速度を突き止める。この場合、浮子が比較的迅速
に降下して出発位置に戻ることができるよう環状隙間を
大きくすることができる。
位置を占めねばならないので、環状隙間を経由する流れ
損失は任意に小さくすることができない。二つの脈動流
間における浮子の降下速度、即ち復元力方向での速度
と、送り位相中に環状隙間を経由する流れ損失は同じ原
因を有するので、隙間損失の少ないことは同時に二つの
脈動流間の降下速度がきわめて緩慢であることを意味す
る。脈動流が比較的短い間隔も持ち得るようにするた
め、好ましい一実施態様では補正値を突き止めるため、
脈動流が存在しない限り、復元力方向における浮子の平
均降下速度を突き止める。この場合、浮子が比較的迅速
に降下して出発位置に戻ることができるよう環状隙間を
大きくすることができる。
【００１２】降下速度を突き止めるため、降下速度を積
分し且つ降下時間で割ると有利である。これにより平均
降下速度を計算することができ、この速度は有利には補
正値を形成するのに利用することができる。
分し且つ降下時間で割ると有利である。これにより平均
降下速度を計算することができ、この速度は有利には補
正値を形成するのに利用することができる。
【００１３】有利な一構成では、平均降下時間と積分時
間と測定管の平均横断面積との積により補正値を形成す
る。環状隙間を経由する流れ損失で系統測定誤差が生じ
るが、これは補正値により補償することができる。浮子
の降下時、即ち、例えば重力であり得る復元力の方向に
運動するとき浮子の横を流過する体積流は例えば測定す
べき脈動流間も浮子の横を流過する。従って、積分時間
が脈動流の持続時間に実質的に一致するので、単位時間
当たりの量を時間、つまり積分時間にわたって積分する
と補正値が得られ、これを結果に加えて流量を得ること
ができる。
間と測定管の平均横断面積との積により補正値を形成す
る。環状隙間を経由する流れ損失で系統測定誤差が生じ
るが、これは補正値により補償することができる。浮子
の降下時、即ち、例えば重力であり得る復元力の方向に
運動するとき浮子の横を流過する体積流は例えば測定す
べき脈動流間も浮子の横を流過する。従って、積分時間
が脈動流の持続時間に実質的に一致するので、単位時間
当たりの量を時間、つまり積分時間にわたって積分する
と補正値が得られ、これを結果に加えて流量を得ること
ができる。
【００１４】しかし測定管及び浮子の寸法が既知、流体
の粘性が既知、そして脈動流の持続時間が既知であるな
ら、好ましくは一定した補正値を設けることもできる。
このことで降下速度の測定が省かれる。
の粘性が既知、そして脈動流の持続時間が既知であるな
ら、好ましくは一定した補正値を設けることもできる。
このことで降下速度の測定が省かれる。
【００１５】冒頭に述べた種類の流量計において前記課
題は、浮子の運動速度を突き止める速度測定装置を設け
ることにより解決される。
題は、浮子の運動速度を突き止める速度測定装置を設け
ることにより解決される。
【００１６】つまり連続式流量測定に適した周知の流量
計の動特性は、それが脈動流にも適するほどには高まら
ない。むしろ、脈動流にのみ利用可能な流量計が記載さ
れる。この新規な浮子式流量計では測定管内の浮子の位
置ではなくその運動速度又は昇降速度が測定される。浮
子の位置は単に流速が一定の場合流体の平均流速に比例
する。本発明による流量計の利点は超音波流量計、磁気
誘導式流量計、又はレーザドップラー式速度計を使って
動作する装置に比べ経費がはるかに少ない点にある。
計の動特性は、それが脈動流にも適するほどには高まら
ない。むしろ、脈動流にのみ利用可能な流量計が記載さ
れる。この新規な浮子式流量計では測定管内の浮子の位
置ではなくその運動速度又は昇降速度が測定される。浮
子の位置は単に流速が一定の場合流体の平均流速に比例
する。本発明による流量計の利点は超音波流量計、磁気
誘導式流量計、又はレーザドップラー式速度計を使って
動作する装置に比べ経費がはるかに少ない点にある。
【００１７】好ましくは測定管が磁気非伝導体から形成
してあり、浮子が磁場発生装置を有し、測定管を囲撓し
たコイル配置が、その巻線密度を測定管の長さにわたっ
て変化させて設けてあり、浮子の運動により誘導された
電圧を評価する評価装置がコイル配置と接続してある。
磁気非伝導体とは磁場に影響しない材料を意味する。こ
れは普通非磁化性又は強磁性材料のことである。巻線密
度、つまり単位長さ当たり巻線数がコイルの全長にわた
って一定であるなら、浮子の運動がコイル中に電圧を誘
導することもないであろう。電圧が発生するのは磁束が
時間的に変化する時だけである。磁束は磁場強度と磁場
を通す面積との積である。面積は、この面積を囲撓し、
そのなかで電圧を誘導すべき導体によって決まる。巻線
密度が増すと磁場を通す面積も増加する。つまり同じ磁
場が二倍の巻線によって囲撓してあると、磁場を通す面
積も二倍となる。浮子が静止している限り磁場も面積も
変化しないので浮子は電圧を誘導しない。しかし浮子が
移動すると、上で述べたように面積が変化し、速度を突
き止める目的で評価することのできる電圧をコイル配置
から取り出すことができる。
してあり、浮子が磁場発生装置を有し、測定管を囲撓し
たコイル配置が、その巻線密度を測定管の長さにわたっ
て変化させて設けてあり、浮子の運動により誘導された
電圧を評価する評価装置がコイル配置と接続してある。
磁気非伝導体とは磁場に影響しない材料を意味する。こ
れは普通非磁化性又は強磁性材料のことである。巻線密
度、つまり単位長さ当たり巻線数がコイルの全長にわた
って一定であるなら、浮子の運動がコイル中に電圧を誘
導することもないであろう。電圧が発生するのは磁束が
時間的に変化する時だけである。磁束は磁場強度と磁場
を通す面積との積である。面積は、この面積を囲撓し、
そのなかで電圧を誘導すべき導体によって決まる。巻線
密度が増すと磁場を通す面積も増加する。つまり同じ磁
場が二倍の巻線によって囲撓してあると、磁場を通す面
積も二倍となる。浮子が静止している限り磁場も面積も
変化しないので浮子は電圧を誘導しない。しかし浮子が
移動すると、上で述べたように面積が変化し、速度を突
き止める目的で評価することのできる電圧をコイル配置
から取り出すことができる。
【００１８】その際、測定管全長にわたって巻線密度の
第一導関数が測定範囲内では単に正ではないか又は単に
負ではないかのいずれかであるのが好ましい。換言する
なら、巻線密度が測定範囲内で一端から他端にかけて単
に増加してはいないか又は単に減少してはいないかのい
ずれかであるのが好ましい。この場合、浮子が特定の一
方向に移動するとき単一の極性が誘導される。この実施
態様では浮子の速度だけでなく運動方向も突き止めるこ
とができる。
第一導関数が測定範囲内では単に正ではないか又は単に
負ではないかのいずれかであるのが好ましい。換言する
なら、巻線密度が測定範囲内で一端から他端にかけて単
に増加してはいないか又は単に減少してはいないかのい
ずれかであるのが好ましい。この場合、浮子が特定の一
方向に移動するとき単一の極性が誘導される。この実施
態様では浮子の速度だけでなく運動方向も突き止めるこ
とができる。
【００１９】流れが止まっているとき浮子が復元力の影
響で測定範囲外に引き出されるのを防止するため、浮子
の運動範囲の末端となるストッパを設けておくことがで
きる。或いはまた脈動流が過度に強いとき浮子がコイル
の範囲外に運び去られるのを防止するため、好ましくは
運動範囲の他端にもストッパが設けてある。
響で測定範囲外に引き出されるのを防止するため、浮子
の運動範囲の末端となるストッパを設けておくことがで
きる。或いはまた脈動流が過度に強いとき浮子がコイル
の範囲外に運び去られるのを防止するため、好ましくは
運動範囲の他端にもストッパが設けてある。
【００２０】浮子のあらゆる運動を検出できるよう保証
するため、コイル配置が浮子の運動範囲から張り出して
いるのが好ましい。これにより浮子がどの位置にあって
も磁場発生装置の同じ磁場がコイル配置内を入出するこ
とになる。このことにより、浮子がコイル配置内に進入
することによって誘導されるような強い電圧パルスは防
止される。磁場発生装置は永久磁石として、或いは電磁
石としても構成することができる。永久磁石は付加的電
線なしで間に合う利点を有する。
するため、コイル配置が浮子の運動範囲から張り出して
いるのが好ましい。これにより浮子がどの位置にあって
も磁場発生装置の同じ磁場がコイル配置内を入出するこ
とになる。このことにより、浮子がコイル配置内に進入
することによって誘導されるような強い電圧パルスは防
止される。磁場発生装置は永久磁石として、或いは電磁
石としても構成することができる。永久磁石は付加的電
線なしで間に合う利点を有する。
【００２１】コイル配置が浮子の運動範囲からどの程度
張り出さねばならないかは磁場発生装置の種類及び寸法
に依存する。好ましい一構成ではコイル配置は少なくと
も測定管の内径だけ浮子の運動範囲から張り出す。かか
る構造で十分な測定精度を達成可能であることが実験で
判明した。
張り出さねばならないかは磁場発生装置の種類及び寸法
に依存する。好ましい一構成ではコイル配置は少なくと
も測定管の内径だけ浮子の運動範囲から張り出す。かか
る構造で十分な測定精度を達成可能であることが実験で
判明した。
【００２２】好ましい一実施態様では巻線密度が測定範
囲内で線形に上昇し、測定管の内径が一定である。この
場合、コイル配置の出力端で取り出すことのできる電圧
信号は浮子の速度に直接比例する。
囲内で線形に上昇し、測定管の内径が一定である。この
場合、コイル配置の出力端で取り出すことのできる電圧
信号は浮子の速度に直接比例する。
【００２３】しかし実際には、巻線密度を測定範囲全長
にわたって連続的に高め又は下げることは極めて困難で
ある。それ故、好ましい一実施態様では巻線密度が測定
範囲内で段階的に増加し、磁場発生装置の長さが段の間
隔に等しいか又はそれより大きい。これは巻線密度を変
える最も単純な態様である。つまり、その一端が他端よ
りも巻線密度の高い範囲内に位置する浮子が移動する
と、磁場を通す面積が絶えず大きくなる。この場合、磁
場発生装置の有限な広がりによって一定の低域フィルタ
リングが起き、電圧ジャンプが限定されたままとなる。
にわたって連続的に高め又は下げることは極めて困難で
ある。それ故、好ましい一実施態様では巻線密度が測定
範囲内で段階的に増加し、磁場発生装置の長さが段の間
隔に等しいか又はそれより大きい。これは巻線密度を変
える最も単純な態様である。つまり、その一端が他端よ
りも巻線密度の高い範囲内に位置する浮子が移動する
と、磁場を通す面積が絶えず大きくなる。この場合、磁
場発生装置の有限な広がりによって一定の低域フィルタ
リングが起き、電圧ジャンプが限定されたままとなる。
【００２４】コイル配置の出力信号を一層平滑にして得
るため、巻線密度が各段ごとに増大するのが好ましい。
この場合、巻線密度の段が幾つか得られ、各段で巻線密
度は一定でない。これは例えば、新たに加える巻線層を
直ちに巻付けるのでなく、新たに加えるべき巻線層ごと
に巻線間隔を大きくして開始し、この間隔を連続的に下
げていき、最後に巻線間隔を線径に一致させ、つまり最
も密な巻線を達成することにより実現することができ
る。
るため、巻線密度が各段ごとに増大するのが好ましい。
この場合、巻線密度の段が幾つか得られ、各段で巻線密
度は一定でない。これは例えば、新たに加える巻線層を
直ちに巻付けるのでなく、新たに加えるべき巻線層ごと
に巻線間隔を大きくして開始し、この間隔を連続的に下
げていき、最後に巻線間隔を線径に一致させ、つまり最
も密な巻線を達成することにより実現することができ
る。
【００２５】最も簡単な評価は測定管の内径が一定して
いるとき達成することができる。この場合、電圧信号は
実質的に浮子の速度に比例する。測定管の内径が増加す
る場合でも実質的に浮子の速度に比例した電圧出力信号
を得るため、巻線密度が測定管の内径の増加に依存して
変化するのが望ましい。
いるとき達成することができる。この場合、電圧信号は
実質的に浮子の速度に比例する。測定管の内径が増加す
る場合でも実質的に浮子の速度に比例した電圧出力信号
を得るため、巻線密度が測定管の内径の増加に依存して
変化するのが望ましい。
【００２６】互いに密接した複数のコイルをコイル配置
が有することが好ましいこともある。このことが有意義
となり得るのは浮子の運動範囲がきわめて大きいときで
ある。この場合単コイルであるときわめて長いものが必
要となろうし、これは作製するのが困難である。しか
し、それは問題なく二個以上のコイルで補うことができ
る。但しその場合、個別コイルを測定管上で互いに密に
接続させねばならない。この場合、コイルを直列に接続
すると、直列回路の出力信号として得られる信号は単コ
イルの出力信号に一致する。
が有することが好ましいこともある。このことが有意義
となり得るのは浮子の運動範囲がきわめて大きいときで
ある。この場合単コイルであるときわめて長いものが必
要となろうし、これは作製するのが困難である。しか
し、それは問題なく二個以上のコイルで補うことができ
る。但しその場合、個別コイルを測定管上で互いに密に
接続させねばならない。この場合、コイルを直列に接続
すると、直列回路の出力信号として得られる信号は単コ
イルの出力信号に一致する。
【００２７】しかしこの配置の場合、コイルの出力を個
々に増幅し、次に加算するのが好ましい。この加算はア
ナログ又はディジタルで行うことができる。この実施態
様では雑音が外部から混入し得る危険が小さい。
々に増幅し、次に加算するのが好ましい。この加算はア
ナログ又はディジタルで行うことができる。この実施態
様では雑音が外部から混入し得る危険が小さい。
【００２８】コイル配置の出力信号に高周波雑音が重な
り合うことがあるので、コイル配置と評価装置との間に
低域フィルタを配置すると有利であることがある。
り合うことがあるので、コイル配置と評価装置との間に
低域フィルタを配置すると有利であることがある。
【００２９】好ましい一実施態様では評価装置が、コイ
ル配置の出力信号を時間にわたって積分する積分器を有
する。コイル配置内で誘導される電圧は速度の尺度であ
るので、積分器は浮子が進んだ路程を突き止めることが
できる。そしてこの進んだ路程が上で述べたように流量
計内を流れた流体量の尺度である。
ル配置の出力信号を時間にわたって積分する積分器を有
する。コイル配置内で誘導される電圧は速度の尺度であ
るので、積分器は浮子が進んだ路程を突き止めることが
できる。そしてこの進んだ路程が上で述べたように流量
計内を流れた流体量の尺度である。
【００３０】好ましくは積分器がピーク値計と接続して
ある。これにより最高「上昇高さ」、即ち流れ方向にお
ける浮子の外端位置を難なく突き止めることができる。
ある。これにより最高「上昇高さ」、即ち流れ方向にお
ける浮子の外端位置を難なく突き止めることができる。
【００３１】また、コイル配置の出力端に弁別器が接続
してあり、該弁別器が、所定の第一電圧値を超えると積
分器及びピーク値計をスタートさせ、所定の第二電圧値
を下まわると積分器及びピーク値計を停止させるのが好
ましい。つまり弁別器は浮子がそもそも移動したかどう
かを確認する。浮子が移動してはじめて積分が、従って
本来の体積の究明が始まる。
してあり、該弁別器が、所定の第一電圧値を超えると積
分器及びピーク値計をスタートさせ、所定の第二電圧値
を下まわると積分器及びピーク値計を停止させるのが好
ましい。つまり弁別器は浮子がそもそも移動したかどう
かを確認する。浮子が移動してはじめて積分が、従って
本来の体積の究明が始まる。
【００３２】一実施態様では、浮子がばねで付勢してあ
る。この場合高粘度液の脈動流も突き止めることができ
る。
る。この場合高粘度液の脈動流も突き止めることができ
る。
【００３３】
【実施例】以下図面を参考に好ましい実施諸例を基に本
発明を説明する。
発明を説明する。
【００３４】測定管１内で浮子２が自由に移動可能であ
る。測定管１は直立しており、従って浮子２には地球の
引力が復元力として作用する。この復元力は、引力を補
足し又はそれに代わって作用するばねで発生することも
できる。この測定管１を流体は矢印に従って下から上
に、つまり重力とは逆方向に流れる。浮子２は直径が測
定管１の内径よりも小さく、こうして浮子２と測定管１
との間に環状隙間８が形成してある。流体はこの環状隙
間８を流れることができる。環状隙間内で生成する絞り
効果と流れ力とが浮子２の両側間に圧力差を発生する。
この圧力差から生じる力が浮子２に作用することにより
浮子は流体とともに矢印方向に移動する。浮子２のこの
運動は流体と浮子２との間に生じる摩擦力によっても支
援される。
る。測定管１は直立しており、従って浮子２には地球の
引力が復元力として作用する。この復元力は、引力を補
足し又はそれに代わって作用するばねで発生することも
できる。この測定管１を流体は矢印に従って下から上
に、つまり重力とは逆方向に流れる。浮子２は直径が測
定管１の内径よりも小さく、こうして浮子２と測定管１
との間に環状隙間８が形成してある。流体はこの環状隙
間８を流れることができる。環状隙間内で生成する絞り
効果と流れ力とが浮子２の両側間に圧力差を発生する。
この圧力差から生じる力が浮子２に作用することにより
浮子は流体とともに矢印方向に移動する。浮子２のこの
運動は流体と浮子２との間に生じる摩擦力によっても支
援される。
【００３５】浮子２は図１にＮ極とＳ極とにより概略示
した磁場発生装置を有する。実際には浮子２全体が磁場
発生装置から構成されるのではない。磁場発生装置は例
えば永久磁石により形成しておくことができる。磁石が
発生する磁場が２本の磁束線９、10で示してある。
した磁場発生装置を有する。実際には浮子２全体が磁場
発生装置から構成されるのではない。磁場発生装置は例
えば永久磁石により形成しておくことができる。磁石が
発生する磁場が２本の磁束線９、10で示してある。
【００３６】コイル３は矢印方向に巻線密度が増加、即
ち個々の巻線間の間隔が低下しており、測定管の単位長
さ当たりの巻線数が増加する。複数の巻線層を設ける場
合、巻線は一定して密に並べることも当然可能であり、
この場合巻線層の数は矢印方向で増加する。変形実施態
様において巻線層の数を矢印方向で減らすこともでき
る。
ち個々の巻線間の間隔が低下しており、測定管の単位長
さ当たりの巻線数が増加する。複数の巻線層を設ける場
合、巻線は一定して密に並べることも当然可能であり、
この場合巻線層の数は矢印方向で増加する。変形実施態
様において巻線層の数を矢印方向で減らすこともでき
る。
【００３７】知られているように、導体により囲まれた
平面内で磁束が変化すると導体内で電圧が誘導される。
磁束は磁場強度と面積との積である。従って電圧は磁場
が変化することによっても又面積が変化することによっ
ても誘導することができる。ここでは磁場発生装置の磁
場が一定であると仮定する。しかし浮子２が矢印方向又
はその逆方向に移動すると、磁場を通す面積が変化す
る。浮子２が図１に示す配置の下端に位置すると仮定す
ると磁束線９、10は四つの巻線を通るだけである。それ
に対し上端では磁束線９、10が六つの巻線を通るであろ
う。巻線がそれぞれ直列に接続してあるので巻線数の増
加は磁場を通す面積の適宜な増加、ここでは半分だけの
増加に一致する。こうしてコイル配置３を流れる磁束が
増加する。つまり浮子２が矢印方向に移動すると正の電
圧が誘導され、その際電圧の振幅は浮子２の速度に、つ
まり磁場を通す面積の変化する速度に依存する。
平面内で磁束が変化すると導体内で電圧が誘導される。
磁束は磁場強度と面積との積である。従って電圧は磁場
が変化することによっても又面積が変化することによっ
ても誘導することができる。ここでは磁場発生装置の磁
場が一定であると仮定する。しかし浮子２が矢印方向又
はその逆方向に移動すると、磁場を通す面積が変化す
る。浮子２が図１に示す配置の下端に位置すると仮定す
ると磁束線９、10は四つの巻線を通るだけである。それ
に対し上端では磁束線９、10が六つの巻線を通るであろ
う。巻線がそれぞれ直列に接続してあるので巻線数の増
加は磁場を通す面積の適宜な増加、ここでは半分だけの
増加に一致する。こうしてコイル配置３を流れる磁束が
増加する。つまり浮子２が矢印方向に移動すると正の電
圧が誘導され、その際電圧の振幅は浮子２の速度に、つ
まり磁場を通す面積の変化する速度に依存する。
【００３８】測定管１は磁気非伝導体からなり、従って
磁場発生装置により浮子２上に発生される磁場の影響を
受けない。浮子２の運動範囲は下ストッパ４と上ストッ
パ５とにより制限してある。下ストッパ４は測定管１内
の流体が静止しているとき浮子２が重力の影響で測定管
１から下方に遊動するのを防止する。上ストッパ５は脈
動流が過度に強いとき浮子２がコイル３の範囲外に運び
去られるのを防止する。コイル３は図１に示すように巻
線密度が測定管１の長さにわたって一定でなく、下スト
ッパ４及び上ストッパ５から著しく張り出し、つまり浮
子２の運動範囲から、従って測定範囲から張り出してい
る。これにより、浮子２がどの位置にあっても磁場発生
装置の同じ磁場がコイル内を入出することになる。コイ
ル配置３を浮子２の運動範囲からどの程度張り出させね
ばならないかは磁性体の種類及び磁場発生装置の形状寸
法に依存する。測定管内径の過寸法で十分であることが
実験で判明した。
磁場発生装置により浮子２上に発生される磁場の影響を
受けない。浮子２の運動範囲は下ストッパ４と上ストッ
パ５とにより制限してある。下ストッパ４は測定管１内
の流体が静止しているとき浮子２が重力の影響で測定管
１から下方に遊動するのを防止する。上ストッパ５は脈
動流が過度に強いとき浮子２がコイル３の範囲外に運び
去られるのを防止する。コイル３は図１に示すように巻
線密度が測定管１の長さにわたって一定でなく、下スト
ッパ４及び上ストッパ５から著しく張り出し、つまり浮
子２の運動範囲から、従って測定範囲から張り出してい
る。これにより、浮子２がどの位置にあっても磁場発生
装置の同じ磁場がコイル内を入出することになる。コイ
ル配置３を浮子２の運動範囲からどの程度張り出させね
ばならないかは磁性体の種類及び磁場発生装置の形状寸
法に依存する。測定管内径の過寸法で十分であることが
実験で判明した。
【００３９】図３は流量計の別の構成を示し、図１、２
のものと同じ部品には100 を付加した同じ符号が付けて
ある。コイル配置がここでは二本のコイル６、７により
形成され、これは互いに密接させて測定管101 の周囲に
配置してある。このことの利点として、浮子102 の運動
範囲を制約することなく短いコイルを使用することがで
きる。浮子102 の運動範囲はこの措置により極めて大き
くすることができ、しかも二本を超える数のコイルを使
用することもできる。
のものと同じ部品には100 を付加した同じ符号が付けて
ある。コイル配置がここでは二本のコイル６、７により
形成され、これは互いに密接させて測定管101 の周囲に
配置してある。このことの利点として、浮子102 の運動
範囲を制約することなく短いコイルを使用することがで
きる。浮子102 の運動範囲はこの措置により極めて大き
くすることができ、しかも二本を超える数のコイルを使
用することもできる。
【００４０】図４は図１、２に示す流量計について浮子
２の運動によって誘導された電圧を評価する回路図を示
す。コイル３が増幅器12と共にコイル配置を形成してい
る。増幅器12はコイル３中に発生した電圧信号を定因数
だけ増幅する。増幅器12の出力端がコイル配置11の出力
端13と接続してある。コイル配置11の出力端13は更に低
域フィルタ14の入力端と接続してある。低域フィルタ14
は雑音が存在するときそれを消去する。低域フィルタ14
は適宜に信号処理するとき省くこともできる。低域フィ
ルタ14は当然コイル３と増幅器12との間にも配置してお
くことができる。低域フィルタ14は評価装置15と接続し
てある。評価装置15は低域フィルタに接続した積分器16
を有し、これはピーク値計17と接続してある。積分器16
とピーク値計17は更に弁別器18と接続してあり、弁別器
は低域フィルタ14とも接続してある。弁別器18は低域フ
ィルタ14の出力端で所定の電圧を何時超えるかを確認
し、この時点に積分器16とピーク値計17をスタートさせ
る。弁別器18は低域フィルタ14の出力端で所定の第二電
圧を何時下まわるかも確認し、この時点に積分器16とピ
ーク値計17を停止させ、場合によってはそれらをリセッ
トする。積分器は正方向にも負方向にも積分することが
できる。即ちそれは正の電圧にも負の電圧にも適してい
る。積分器16とピーク値計17は演算装置19と接続してあ
る。演算装置19は更に表示器20と接続してある。
２の運動によって誘導された電圧を評価する回路図を示
す。コイル３が増幅器12と共にコイル配置を形成してい
る。増幅器12はコイル３中に発生した電圧信号を定因数
だけ増幅する。増幅器12の出力端がコイル配置11の出力
端13と接続してある。コイル配置11の出力端13は更に低
域フィルタ14の入力端と接続してある。低域フィルタ14
は雑音が存在するときそれを消去する。低域フィルタ14
は適宜に信号処理するとき省くこともできる。低域フィ
ルタ14は当然コイル３と増幅器12との間にも配置してお
くことができる。低域フィルタ14は評価装置15と接続し
てある。評価装置15は低域フィルタに接続した積分器16
を有し、これはピーク値計17と接続してある。積分器16
とピーク値計17は更に弁別器18と接続してあり、弁別器
は低域フィルタ14とも接続してある。弁別器18は低域フ
ィルタ14の出力端で所定の電圧を何時超えるかを確認
し、この時点に積分器16とピーク値計17をスタートさせ
る。弁別器18は低域フィルタ14の出力端で所定の第二電
圧を何時下まわるかも確認し、この時点に積分器16とピ
ーク値計17を停止させ、場合によってはそれらをリセッ
トする。積分器は正方向にも負方向にも積分することが
できる。即ちそれは正の電圧にも負の電圧にも適してい
る。積分器16とピーク値計17は演算装置19と接続してあ
る。演算装置19は更に表示器20と接続してある。
【００４１】図５は図３に示す流量計用の回路配置の一
部を示す。両コイル６、７を直列に接続することは基本
的に可能である。この場合得られる出力信号は図２に示
す単コイル３のそれと同じである。しかしコイル６、７
の出力信号を個々の増幅器112a、112bで別々に増幅し、
その後はじめて加算段21に送ることも可能である。加算
段21の出力端がコイル配置111の出力端113 と接続して
ある。この出力端113には図４に示すように低域フィル
タ14と評価装置15を接続することができる。コイルの数
が二に限定されていないことは明白である。図５に示す
配置は同様に二を超える数のコイルに拡張することもで
きる。
部を示す。両コイル６、７を直列に接続することは基本
的に可能である。この場合得られる出力信号は図２に示
す単コイル３のそれと同じである。しかしコイル６、７
の出力信号を個々の増幅器112a、112bで別々に増幅し、
その後はじめて加算段21に送ることも可能である。加算
段21の出力端がコイル配置111の出力端113 と接続して
ある。この出力端113には図４に示すように低域フィル
タ14と評価装置15を接続することができる。コイルの数
が二に限定されていないことは明白である。図５に示す
配置は同様に二を超える数のコイルに拡張することもで
きる。
【００４２】コイル３の巻線密度は測定管１の長さにわ
たって連続的に増加する。このことが図６に例示してあ
る。下ストッパ４の位置と上ストッパ５の位置も示して
ある。コイルの初端が０、コイルの終端がＬで示してあ
る。巻線密度が長さの増加に伴い、図６に示すように増
加する代りに、低下するコイル３の巻線も可能であろ
う。同様に、巻線密度を０と４との間若しくは５とＬと
の間で一定に保ち、下ストッパ４と上ストッパ５との
間、つまり測定範囲又は浮子２の運動範囲内でのみ連続
的に変化させることも可能である。その横断面積が全長
にわたって一定である測定管には巻線密度の線形上昇又
は線形低下が望ましい。しかし上に向かうにつれ横断面
が増加した測定管を用いる場合には、測定管１と浮子２
との間の環状隙間８を経由して上に向かうにつれ増加す
る流れ損失を特殊なコイル巻線によって補償しなければ
ならない。その際、高さが増し且つ流速が一定のとき浮
子２が徐々に緩慢となる効果が現れる。この効果は磁場
を通す面積を適宜に迅速に増加させることにより補償す
ることができる。このことは例えばコイルの全長にわた
って非線形に増加する巻線密度により達成することがで
きる。いずれにしても測定管全長にわたって巻線密度の
導関数は常に単に正ではないか又は単に負ではないかで
ある。
たって連続的に増加する。このことが図６に例示してあ
る。下ストッパ４の位置と上ストッパ５の位置も示して
ある。コイルの初端が０、コイルの終端がＬで示してあ
る。巻線密度が長さの増加に伴い、図６に示すように増
加する代りに、低下するコイル３の巻線も可能であろ
う。同様に、巻線密度を０と４との間若しくは５とＬと
の間で一定に保ち、下ストッパ４と上ストッパ５との
間、つまり測定範囲又は浮子２の運動範囲内でのみ連続
的に変化させることも可能である。その横断面積が全長
にわたって一定である測定管には巻線密度の線形上昇又
は線形低下が望ましい。しかし上に向かうにつれ横断面
が増加した測定管を用いる場合には、測定管１と浮子２
との間の環状隙間８を経由して上に向かうにつれ増加す
る流れ損失を特殊なコイル巻線によって補償しなければ
ならない。その際、高さが増し且つ流速が一定のとき浮
子２が徐々に緩慢となる効果が現れる。この効果は磁場
を通す面積を適宜に迅速に増加させることにより補償す
ることができる。このことは例えばコイルの全長にわた
って非線形に増加する巻線密度により達成することがで
きる。いずれにしても測定管全長にわたって巻線密度の
導関数は常に単に正ではないか又は単に負ではないかで
ある。
【００４３】コイル内部で浮子が動くと浮子の速度に比
例した振幅の電圧が誘導される。この振幅は同様に巻線
密度の変化に比例する。しかし図６の実施態様では、こ
の変化が一定と仮定してあるので、コイル中に誘導され
る電圧は浮子の速度に直接比例する。浮子が下ストッパ
４と上ストッパ５との間を定速で運動すると、浮子内の
磁場発生装置のＮ極が巻線密度の増す方向を向くときコ
イル中に一定した正の電圧が誘導される。運動が反転す
るとコイル３中に負の電圧が誘導される。従って測定管
１内部での浮子２の速度も運動方向も突き止めることが
可能である。
例した振幅の電圧が誘導される。この振幅は同様に巻線
密度の変化に比例する。しかし図６の実施態様では、こ
の変化が一定と仮定してあるので、コイル中に誘導され
る電圧は浮子の速度に直接比例する。浮子が下ストッパ
４と上ストッパ５との間を定速で運動すると、浮子内の
磁場発生装置のＮ極が巻線密度の増す方向を向くときコ
イル中に一定した正の電圧が誘導される。運動が反転す
るとコイル３中に負の電圧が誘導される。従って測定管
１内部での浮子２の速度も運動方向も突き止めることが
可能である。
【００４４】しかし実際には巻線密度をコイル３の全長
にわたって連続的に高め又は下げることは極めて困難で
ある。巻線密度を変える最も簡単な態様は図７に示した
ように巻線密度を段階的に高めることである。単位長さ
当たり巻線数は部分ごとに所定数高められる。浮子２が
測定管１内を動くと、その都度、浮子２の磁場が巻線密
度段の範囲内に達するとき、つまり磁場を通す面積が変
化すると、コイル３中に電圧パルスが誘導される。その
際電圧パルスの振幅は浮子の速度にのみ依存する。磁場
発生装置が段の間隔に等しいか又はそれより大きいと磁
場発生装置は補償作用をする。即ちコイル配置11の出力
端には浮子２が定速のときほぼ均一な電圧信号、即ち事
実上ジャンプ箇所を持たない電圧信号が発生する。
にわたって連続的に高め又は下げることは極めて困難で
ある。巻線密度を変える最も簡単な態様は図７に示した
ように巻線密度を段階的に高めることである。単位長さ
当たり巻線数は部分ごとに所定数高められる。浮子２が
測定管１内を動くと、その都度、浮子２の磁場が巻線密
度段の範囲内に達するとき、つまり磁場を通す面積が変
化すると、コイル３中に電圧パルスが誘導される。その
際電圧パルスの振幅は浮子の速度にのみ依存する。磁場
発生装置が段の間隔に等しいか又はそれより大きいと磁
場発生装置は補償作用をする。即ちコイル配置11の出力
端には浮子２が定速のときほぼ均一な電圧信号、即ち事
実上ジャンプ箇所を持たない電圧信号が発生する。
【００４５】巻線密度を高める多少良好な、しかし費用
もかかる可能性を図８が示す。ここでも同様に巻線密度
段が設けてはある。しかし各段で巻線密度は定常的に増
加している。これは次のことによって達成される。即ち
巻線層を加える時、即ち新たな巻線段のとき導体を図７
の場合のように直ちに密に巻き付けるのでなく、つまり
層内部で相互に接触させて巻き付けるのでなく、新たに
加える各層の最初で巻線間隔を比較的大きく保ち、次に
連続的に低下させ、最後に層中の巻線間隔を線径に一致
させる。巻線密度の比較的小さなジャンプは新たな各巻
線層、即ち段の開始時に避けることができないが、しか
しこのジャンプは図７に示すジャンプよりも遙かに小さ
い。浮子２内の磁場発生装置の既に言及した平均化作用
により、この種の巻線では、浮子２が定速で移動すると
きコイルの全長にわたってほぼ一定した電圧勾配が得ら
れる。
もかかる可能性を図８が示す。ここでも同様に巻線密度
段が設けてはある。しかし各段で巻線密度は定常的に増
加している。これは次のことによって達成される。即ち
巻線層を加える時、即ち新たな巻線段のとき導体を図７
の場合のように直ちに密に巻き付けるのでなく、つまり
層内部で相互に接触させて巻き付けるのでなく、新たに
加える各層の最初で巻線間隔を比較的大きく保ち、次に
連続的に低下させ、最後に層中の巻線間隔を線径に一致
させる。巻線密度の比較的小さなジャンプは新たな各巻
線層、即ち段の開始時に避けることができないが、しか
しこのジャンプは図７に示すジャンプよりも遙かに小さ
い。浮子２内の磁場発生装置の既に言及した平均化作用
により、この種の巻線では、浮子２が定速で移動すると
きコイルの全長にわたってほぼ一定した電圧勾配が得ら
れる。
【００４６】図示した流量計は図９に示す流れ勾配を有
する流体の流量を測定するのに特に適している。この流
体は定常又は連続的に流れるのでなく、比較的幅の狭い
特定振幅を有する脈動流の形で流れる。この場合振幅は
一定でなくてもよい。このような流れは例えば定量ポン
プの出口で発生する。ところで、図示した流量計で、各
脈動流の体積を比較的正確に測定することが可能であ
る。脈動流の間に浮子２は流体で連行される。流体が浮
子２の横を流過しないなら浮子の速度は流体速度と一致
するであろう。しかし浮子２と測定管１の壁との間に環
状隙間８があり、又浮子が自重により浮子２の上面と下
面との間に圧力差を発生するので、脈動流の間流体は浮
子２の横を流過する。これにより浮子２は常に流体流の
背後に引き留められ、流体よりも多少低い速度が達成さ
れる。しかしその逆にこの環状隙間は、脈動流が存在し
ないとき浮子を降下させて出発位置に戻す可能性を提供
する。図10は浮子の速度を概略示す。つまりこの速度は
脈動流の時点に流体の流速に依存する。この場合正の速
度が仮定される。脈動流が終了したなら浮子はここで負
と仮定する遙かに低い速度で降下して出発位置に戻る。
する流体の流量を測定するのに特に適している。この流
体は定常又は連続的に流れるのでなく、比較的幅の狭い
特定振幅を有する脈動流の形で流れる。この場合振幅は
一定でなくてもよい。このような流れは例えば定量ポン
プの出口で発生する。ところで、図示した流量計で、各
脈動流の体積を比較的正確に測定することが可能であ
る。脈動流の間に浮子２は流体で連行される。流体が浮
子２の横を流過しないなら浮子の速度は流体速度と一致
するであろう。しかし浮子２と測定管１の壁との間に環
状隙間８があり、又浮子が自重により浮子２の上面と下
面との間に圧力差を発生するので、脈動流の間流体は浮
子２の横を流過する。これにより浮子２は常に流体流の
背後に引き留められ、流体よりも多少低い速度が達成さ
れる。しかしその逆にこの環状隙間は、脈動流が存在し
ないとき浮子を降下させて出発位置に戻す可能性を提供
する。図10は浮子の速度を概略示す。つまりこの速度は
脈動流の時点に流体の流速に依存する。この場合正の速
度が仮定される。脈動流が終了したなら浮子はここで負
と仮定する遙かに低い速度で降下して出発位置に戻る。
【００４７】脈動流の持続時間にわたって浮子２の昇降
速度を積分すると、時間の関数として浮子２の上昇高さ
が得られる。図11は浮子の位置を時間との関係で示す。
脈動流の最後に浮子２は最高行程を達成する。浮子２の
位置は積分器16により突き止められる。ピーク値、つま
り最高行程はピーク値計17によって確認される。環状隙
間を経由する損失がなければ、最高行程に測定管の平均
横断面積を掛けると、脈動流当たりの求める流量が得ら
れるであろう。この場合、最高行程高さは脈動流の初端
と終端との間の昇降速度を積分することにより算出する
ことができる。脈動流の初端と終端は弁別器18により特
定することができ、弁別器は浮子２の最低速度を超え次
第、つまり所定の第一電圧を超え次第、積分器をスター
トさせ、所定の第二昇降速度を再び下まわり次第、つま
り所定の第二電圧を下まわり次第、積分器を停止させ
る。この計算、即ち最高行程に測定管の横断面積を掛け
る計算は演算装置19内で行い、その結果は表示器20で表
示することができる。しかし、この結果は表示すること
なく直接継続処理することもできる。ピーク電流計17は
別の脈動流の開始時積分器16と同様リセットさせねばな
らない。これは弁別器18により行うことができる。
速度を積分すると、時間の関数として浮子２の上昇高さ
が得られる。図11は浮子の位置を時間との関係で示す。
脈動流の最後に浮子２は最高行程を達成する。浮子２の
位置は積分器16により突き止められる。ピーク値、つま
り最高行程はピーク値計17によって確認される。環状隙
間を経由する損失がなければ、最高行程に測定管の平均
横断面積を掛けると、脈動流当たりの求める流量が得ら
れるであろう。この場合、最高行程高さは脈動流の初端
と終端との間の昇降速度を積分することにより算出する
ことができる。脈動流の初端と終端は弁別器18により特
定することができ、弁別器は浮子２の最低速度を超え次
第、つまり所定の第一電圧を超え次第、積分器をスター
トさせ、所定の第二昇降速度を再び下まわり次第、つま
り所定の第二電圧を下まわり次第、積分器を停止させ
る。この計算、即ち最高行程に測定管の横断面積を掛け
る計算は演算装置19内で行い、その結果は表示器20で表
示することができる。しかし、この結果は表示すること
なく直接継続処理することもできる。ピーク電流計17は
別の脈動流の開始時積分器16と同様リセットさせねばな
らない。これは弁別器18により行うことができる。
【００４８】以上説明した方法は、脈動流の間に環状隙
間８を経由する損失を無視できるとき、即ち環状隙間が
きわめて狭く、浮子の密度が流体密度より僅かに大きい
だけであるか又は流体の粘性がきわめて大きいかのいず
れかである場合には常に、脈動流の流量を測定するのに
十分正確である。この場合浮子２の速度は事実上流体の
速度に一致する。流体の粘性が設定してある一方、その
他の変量は浮子の設計、従って環状隙間の構成により大
きく調節することができる。しかし環状隙間を経由した
流れ損失は、一方で望ましいことであろうが、任意に小
さくすることはできない。というのも他方で浮子２は二
つの脈動流間に再び測定管１内を降下して下ストッパ４
上に戻らねばならないからである。浮子２の降下速度
と、送り位相中、即ち脈動流の間に環状隙間８を経由す
る流れ損失は同じ原因を有するので、隙間損失が少ない
ことは同時に二つの脈動流間の降下速度がきわめて緩慢
であることを意味する。しかしこのことは、浮子２が実
際に再び下ストッパ４上に降下して戻ることができるよ
う二つの脈動流間にきわめて長い時間間隔が必要となる
ことを意味するであろう。環状隙間８を経由する大きな
損失も許容可能とするため、浮子２の降下速度、即ち流
れが存在しないか又は小さいときに浮子２が再び降下し
て下ストッパ４上に戻る速度を突き止める。これは同様
に積分器16を利用して行うことができ、積分器は降下速
度を時間にわたって積分する。積分した降下速度は演算
装置19において降下時間で割ることができる。これによ
り平均降下速度が得られる。次に、十分な近似でもっ
て、脈動流の間に浮子の横を流れて系統測定誤差を生じ
る体積流は降下位相の間に浮子２の横を流れる体積流に
等しいと仮定することができる。ところで演算装置19は
平均降下速度に脈動流の持続時間及び測定管の平均横断
面積を掛けることにより補正値を形成することができ
る。この補正値は未補正流量に加算される。こうして、
環状隙間での流れ損失によって発生する系統誤差を補正
し、ごく小さな測定誤差を伴うだけの結果を得ることが
可能となる。これにより同時に浮子の高い降下速度を許
容することができ、例えば磁気駆動部を有する定量ポン
プの場合のように脈動流が比較的高い繰返し率で現れる
場合にも測定を実施することができる。
間８を経由する損失を無視できるとき、即ち環状隙間が
きわめて狭く、浮子の密度が流体密度より僅かに大きい
だけであるか又は流体の粘性がきわめて大きいかのいず
れかである場合には常に、脈動流の流量を測定するのに
十分正確である。この場合浮子２の速度は事実上流体の
速度に一致する。流体の粘性が設定してある一方、その
他の変量は浮子の設計、従って環状隙間の構成により大
きく調節することができる。しかし環状隙間を経由した
流れ損失は、一方で望ましいことであろうが、任意に小
さくすることはできない。というのも他方で浮子２は二
つの脈動流間に再び測定管１内を降下して下ストッパ４
上に戻らねばならないからである。浮子２の降下速度
と、送り位相中、即ち脈動流の間に環状隙間８を経由す
る流れ損失は同じ原因を有するので、隙間損失が少ない
ことは同時に二つの脈動流間の降下速度がきわめて緩慢
であることを意味する。しかしこのことは、浮子２が実
際に再び下ストッパ４上に降下して戻ることができるよ
う二つの脈動流間にきわめて長い時間間隔が必要となる
ことを意味するであろう。環状隙間８を経由する大きな
損失も許容可能とするため、浮子２の降下速度、即ち流
れが存在しないか又は小さいときに浮子２が再び降下し
て下ストッパ４上に戻る速度を突き止める。これは同様
に積分器16を利用して行うことができ、積分器は降下速
度を時間にわたって積分する。積分した降下速度は演算
装置19において降下時間で割ることができる。これによ
り平均降下速度が得られる。次に、十分な近似でもっ
て、脈動流の間に浮子の横を流れて系統測定誤差を生じ
る体積流は降下位相の間に浮子２の横を流れる体積流に
等しいと仮定することができる。ところで演算装置19は
平均降下速度に脈動流の持続時間及び測定管の平均横断
面積を掛けることにより補正値を形成することができ
る。この補正値は未補正流量に加算される。こうして、
環状隙間での流れ損失によって発生する系統誤差を補正
し、ごく小さな測定誤差を伴うだけの結果を得ることが
可能となる。これにより同時に浮子の高い降下速度を許
容することができ、例えば磁気駆動部を有する定量ポン
プの場合のように脈動流が比較的高い繰返し率で現れる
場合にも測定を実施することができる。
【００４９】運転条件に変化がなければ幾つかの変量の
確認も省くことができる。例えば、環状隙間８での損失
を一度測定し、それから定補正値を確定し、これを演算
装置19において測定結果に加算することも可能である。
更に、脈動流の幅、つまりその持続時間が既知であるな
ら、脈動流の終端の確認を省くことが可能である。これ
が該当するのは、普通、脈動流を発生する装置、つまり
ポンプの出口で脈動流を直接突き止める場合である。定
量ポンプの吐出し行程の持続時間が既知であるなら、例
えば吐出し行程の開始に伴い、場合によっては無駄時間
だけずらして積分器をスタートさせ、そして吐出し行程
の終了に伴い積分器を停止させることができる。この場
合、浮子２が移動しているか否かを突き止める必要はも
はやない。
確認も省くことができる。例えば、環状隙間８での損失
を一度測定し、それから定補正値を確定し、これを演算
装置19において測定結果に加算することも可能である。
更に、脈動流の幅、つまりその持続時間が既知であるな
ら、脈動流の終端の確認を省くことが可能である。これ
が該当するのは、普通、脈動流を発生する装置、つまり
ポンプの出口で脈動流を直接突き止める場合である。定
量ポンプの吐出し行程の持続時間が既知であるなら、例
えば吐出し行程の開始に伴い、場合によっては無駄時間
だけずらして積分器をスタートさせ、そして吐出し行程
の終了に伴い積分器を停止させることができる。この場
合、浮子２が移動しているか否かを突き止める必要はも
はやない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 速度測定装置の動作様式の概要図である。
【図２】 流量計の第一実施態様を示す。
【図３】 流量計の第二実施態様を示す。
【図４】 図２に示す流量計の電気回路図である。
【図５】 図３に示すコイル配置の電気回路を示す。
【図６】 巻線密度の第一勾配を示す。
【図７】 巻線密度の第二勾配を示す。
【図８】 巻線密度の第三勾配を示す。
【図９】 流体の流速勾配と時間との関係を示す。
【図１０】 浮子の速度勾配と時間との関係を示す。
【図１１】 測定管内の浮子位置と時間との関係を示
す。
す。
１：測定管 ２：浮子 ３：コイル ４：下ストッパ ５：上ストッパ ８：環状隙間 ９、10：磁束線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヨハネス ハートフイール ドイツ連邦共和国 6800 マンハイム ノ イアイヒヴアルトシユトラーセ ５
Claims (27)
- 【請求項１】 流れ方向とは逆に復元力により付勢され
測定管内を自由に移動可能な浮子を利用して脈動流の流
体の流量を測定する方法であり、測定管(1,101)内の浮
子(2, 102)の速度を常時測定し、浮子の速度から流量を
突き止めることを特徴とする方法。 - 【請求項２】 請求項１において、浮子(2, 102)の運動
開始を突き止め、所定の積分時間にわたって速度を積分
し、積分値を流量に換算することを特徴とする方法。 - 【請求項３】 請求項２において、浮子(2) の流れ方向
における運動開始と終了との間の時間によって前記積分
時間を決定することを特徴とする方法。 - 【請求項４】 請求項２において、脈動流が一定した既
知の持続時間を有する場合、前記積分時間を設定し、運
動開始時に積分を開始することを特徴とする方法。 - 【請求項５】 請求項３又は４において、所定の第一速
度を超えることにより浮子(2, 102)の運動開始を突き止
め、所定の第二速度を下まわることにより運動の終了を
突き止めることを特徴とする方法。 - 【請求項６】 請求項２〜５の何れか一項において、積
分値に測定管(1, 101)の平均横断面積を掛け、場合によ
っては補正値を加えて流量を得ることを特徴とする方
法。 - 【請求項７】 請求項６において、補正値を突き止める
ため、脈動流が存在しないかぎり、復元力の方向におけ
る浮子(2, 102)の平均降下速度を突き止めることを特徴
とする方法。 - 【請求項８】 請求項７において、降下速度を積分し且
つ降下時間で割ることを特徴とする方法。 - 【請求項９】 請求項７又は８において、平均降下時間
と積分時間と測定管(1, 101)の平均横断面積との積によ
り前記補正値を形成することを特徴とする方法。 - 【請求項１０】 請求項６において、補正値が一定であ
ることを特徴とする方法。 - 【請求項１１】 測定管と、流れ方向とは逆に復元力
により付勢され測定管内を自由に移動可能な浮子とを有
する流量計であり、速度測定装置(11,15;111) が設けて
あり、これが浮子(2, 102)の運動速度を突き止めること
を特徴とする流量計。 - 【請求項１２】 請求項11において、測定管(1, 101)が
磁気非伝導体から形成され、浮子(2, 102)が磁場発生装
置(N, S)を有し、測定管(1, 101)を囲撓し、測定管(1,
101)の全長にわたってその巻線密度が変化したコイル配
置(3; 6,7)が設けられ、浮子(2, 102)の運動により誘導
された電圧を評価する評価装置(15)がコイル配置(3; 6,
7)と接続されていることを特徴とする流量計。 - 【請求項１３】 請求項12において、測定管の全長にわ
たって巻線密度の第一導関数が測定範囲内では単に正で
はないか又は単に負ではないかのいずれかであることを
特徴とする流量計。 - 【請求項１４】 請求項12又は13において、測定管(1,
101)が、少なくとも、浮子(2, 102)の運動範囲の浮子
(2, 102)より流れ方向前方に位置する末端にストッパ
(4,5; 104,105)を有することを特徴とする流量計。 - 【請求項１５】 請求項12〜14の何れか一項において、
コイル配置(3; 6,7)が浮子(2, 102)の運動範囲から張り
出していることを特徴とする流量計。 - 【請求項１６】 請求項15において、コイル配置(3; 6,
7)が、測定管内径の二倍に相当する距離だけ、浮子(2,
102)の運動範囲から張り出していることを特徴とする流
量計。 - 【請求項１７】 請求項12〜16の何れか一項において、
巻線密度が測定範囲内で線形に上昇し、測定管の内径が
一定であることを特徴とする流量計。 - 【請求項１８】 請求項12〜16の何れか一項において、
巻線密度が測定範囲内で段階的に増加し、磁場発生装置
(N, S)の長さが段の間隔に等しいか又はそれより大きい
ことを特徴とする流量計。 - 【請求項１９】 請求項18において、巻線密度が各段ご
とに増大することを特徴とする流量計。 - 【請求項２０】請求項12〜19の何れか一項において、巻
線密度が測定管(1,101)の内径増加に依存して変化する
ことを特徴とする流量計。 - 【請求項２１】 請求項12〜20の何れか一項において、
コイル配置(6, 7)が、互いに密接した複数のコイルを有
することを特徴とする流量計。 - 【請求項２２】 請求項21において、コイル(6, 7)の出
力が個々に増幅され、次に加算されることを特徴とする
流量計。 - 【請求項２３】 請求項12〜22の何れか一項において、
コイル配置(3; 6,7)と評価装置(15)との間に低域フィル
タ(14)を配置したことを特徴とする流量計。 - 【請求項２４】 請求項12〜23の何れか一項において、
評価装置(15)が、コイル配置(3; 6,7)の出力信号を時間
で積分する積分器(16)を有することを特徴とする流量
計。 - 【請求項２５】 請求項24において、積分器(16)がピー
ク値計(17)と接続してあることを特徴とする流量計。 - 【請求項２６】 請求項24又は25において、コイル配置
(3; 6,7)の出力端に弁別器(18)が接続してあり、該弁別
器は所定の第一電圧値を超えると積分器(16)をスタート
させ、所定の第二電圧値を下まわると積分器(16)を停止
させることを特徴とする流量計。 - 【請求項２７】 請求項11〜26の何れか一項において、
浮子(2, 102)がばねで付勢してあることを特徴とする流
量計。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4027028A DE4027028C2 (de) | 1990-08-27 | 1990-08-27 | Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Durchflußmenge eines Fluids mit einer pulsierenden Strömung |
| DE4027028.9 | 1990-08-27 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0593638A true JPH0593638A (ja) | 1993-04-16 |
| JPH0785030B2 JPH0785030B2 (ja) | 1995-09-13 |
Family
ID=6412990
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3208037A Expired - Lifetime JPH0785030B2 (ja) | 1990-08-27 | 1991-08-20 | 脈動流の流体の流量を測定する方法及び流量計 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5214964A (ja) |
| EP (1) | EP0472959B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0785030B2 (ja) |
| AT (1) | ATE129340T1 (ja) |
| DE (2) | DE4027028C2 (ja) |
| ES (1) | ES2079004T3 (ja) |
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| EP0472959A1 (de) | 1992-03-04 |
| DE4027028A1 (de) | 1992-03-05 |
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