JPH0613984B2 - 流量計 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、配管中を流れる流体の流量を測定してその
測定値を表示すると共に、その測定値を他の機器に電気
的に伝送することもできる流量計に関する。

（従来の技術） 流量測定装置は、従来より多数提案されているが、典型
的にはピトー管式流量計があり、その一例を概念図で示
すと、例えば第５図の通りである。

第５図において、ピトー管７２に形成された導入孔２に
より発生する総圧は、テーパ管７２を介してフロート７
１を押し上げることになる。このフロート７１は、配管
内の流速に応じて高く上がるので、流量とフロートの高
さの関係に基づいて予めテーパ管に目盛を書き込んでお
けば、フロートの高さから配管の流量を直読できること
になる。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、第５図の構成のように、単にフロートを
押し上げて、フロートの位置の目盛りによって流量を読
み取る方式では測定精度に限界がある。また、第５図の
方式では流量データを電気信号として得ることもできず
非常に不便である。

本発明は、この問題点に着目してなされたものであっ
て、比較的小型で工作も容易であり、それでいて、精度
よく流量値を測定することのできる流量計を提供するこ
とを目的とする。

（問題点を解決するための手段） この発明に係る流量計は、第１の第２の開口部（８，
１１）を有し、一方側端部が配管（３）に連結される外
管部材（６，７）と、この外管部材の他方側端部を開
閉自在に閉塞する閉塞部材（５６）と、前記外管部材
の中に挿入されており、一方側先端が前記配管中に突出
する内管部材（１，４８）と、この内管部材と前記外
管部材の間に位置しており、前記内管部材が挿入されて
いると共に、前記外管部材に固着された状態において前
記内管部材を他方側に付勢する中間部材（５８，７４）
と、前記第１と第２の開口部を介して前記外管部材に
連結される計量部材（１４）と、この計量部材からの
電気的信号に基づいて前記配管中の流量値を演算して表
示する演算手段（６１）とを備える流量計であって、 前記外管部材は、前記閉塞部材が外された場合に、前
記中間部材による付勢力に対抗して前記内管部材の内包
閉塞状態を維持する係合部を有しており、前記内管部
材は、その一方側先端に総圧導入孔（２）が形成されて
いると共に、前記第２の開口部（１１）に対向する位置
において前記総圧導入孔と同じ向きを含んだ４方向の導
出孔が形成されており、また、前記内管部材は、前記
閉塞部材が外された場合に、前記第１と第２の開口部を
内包した状態で、前記外管部材の内周面と前記内管部材
の外周面の間を閉塞するシール部材（４９，５０）を有
しており、前記計量部材は、水平面上に形成された環
状穴（３１）を有しており、この環状穴は、回転体（５
９）を回転自在に内包すると共に、前記第１と第２の開
口部に連通されて前記第２の開口部（１１）から前記第
１の開口部（８）への流路が形成されており、また前記
環状穴の一部には、前記回転体の回転運動を電気信号に
変換する検出手段（３５，４１）が配置されており、
前記演算手段は、この検出手段と電気的に接続されてい
ることを特徴としている。

この流量計の主要部を概念図で示すと第４図の通りであ
る。総圧導入孔２の形成されたピトー管が配管３に挿入
されており、水平面に形成された環状穴の中には回転体
５９が配置されている。そして、この環状穴は、総圧導
入流路６９と静圧返し流路７０によって配管３に連通し
ている。

（作用） 本発明にかかる流量計は、第４図のように構成されてい
るので、配管内の流体が連続的に流れる限り回転体５９
も連続的に回転することになる。

そして、回転体５９の回転は、動圧（つまり総圧と静圧
の差）に対応することになるので、回転体５９の回転速
度（秒／回）を求めれば、配管内の流速を求めることが
できる。一方、回転溝の一部に検出手段を設けておく
と、回転体５９の回転に応じた信号を発生させることが
できるので、例えば、その信号周期から流速Ｖを求める
ことができる。尚、流量Ｑは、 Ｑ＝Ｖ・Ａ・６０・６０・ｒ（ｍ^３／Ｈ）である。ここ
で、Ｖ（ｍ／Ｓ）は流速であり、またＡ（ｍ^２）は、内
面積でありパイプサイズ及びパイプ種類により異なる。
またｒは比重であり（０℃でほぼ１）温度によって変化
する。

（実施例） 第３図は、この発明の一実施例である流量計の全体構成
を図示したものであり、この流量計が検出部６０とメー
タ部６１とで構成されることを示している。

第１図、第２図は、流量計の検出部６０が配管３に装着
された状態を示しており、具体的には、第１図は、検出
部６０などを水平面で切った部分断面図であり、第２図
は、第１図のＡ−Ａ断面図である。

第１図に示すように、この流量計の検出部６０は、取付
けフランジ６と、取付けフランジ６に螺着される外管７
と、外管７の他方側の端部に螺着されるキャップ５６
と、リングジョイント１０，１３などを介して外管７に
連結される計量ブロック１４と、外管７の内周面に螺着
されるユニオンスペーサ７４と、ユニオンスペーサ７４
及び外管７の中に挿入される内管４８（ピトー管１）な
どで構成されている。

第１図において、配管３の半径方向には枝管４が設けら
れており、この枝管４に固着されている固定フランジ５
と上記流量計の取付けフランジ６とがボルト締めによっ
て接続されている。なお、このように流量計が取り付け
られた状態では、リングジョイント１０，１３や計量ブ
ロック１４は、水平面に位置する。

外管７には、軸方向に間隔をおいて位置する二つの開口
部８，１１が設けられている。第１開口部８には、第１
リングジョイント１０によって排出用パイプ９が接続さ
れており、第２開口部１１には、第２リングジョイント
１３によって給入用パイプ１２が接続されている。

ユニオンスペーサ７４は、ピトー管１の外径とほぼ等し
い内径を有する先端部と、先端部より大きい内径を有す
る基部とに別れており、基部において外管７の内周面に
螺着されている。また、ユニオンスペーサ７４は、基部
と先端部の接続箇所において隙間が形成されている。な
お、ユニオンスペーサ７４は、配管３内の流体の抵抗及
び脈動のためにピトー管１に破損または曲りが生じるの
を防ぐと共に、ピトー管１の振れ止めの作用をしてい
る。

ピトー管１は、その先端部に総圧導入孔２を有してお
り、内側段部５７が形成された後で内管４８となってい
る。ピトー管１には圧縮バネ５８が嵌挿されており、こ
の圧縮バネ５８は、内側段部５７とユニオンスペーサ７
４の先端部に、それぞれ当接されている。第１図に示す
ように、内管４８は右向きに付勢されており、一方、外
管７の基端部（第１図の右側）にはキャップ５６が螺着
されているので、内管４８は外管７に挿入された状態で
固定されている。なお、内管４８と外管７との間には流
体が流動可能なだけの隙間が形成されている。

内管４８の周面には、第２開口部１１に対応した箇所に
４方向に空いた導出孔が形成されており、この導出孔を
囲むように一対のＯリング４９，４９が装着されてい
る。この一対のＯリング４９，４９からやや離れた箇所
にもＯリング４９が装着されており、これによって流路
を閉塞している。また、第１開口部８から取付けフラン
ジ６側にやや離れた位置には閉塞用Ｏリング５０が装着
されている。

内管４８は、この閉塞用Ｏリング５０の両端部で太径に
形成されており、一方、外管７は、第１開口部８の位置
で細径に形成されている。したがって、キャップ５６を
緩めるか取り外すと、圧縮バネ５８のバネ力によって内
管４８がストロークａ（第１図）だけ移動して、内管４
８の太径部が外管７の細径部に当接することになり、閉
塞用Ｏリング５０が流体流路を完全に閉塞することにな
る（第６図参照）。

内管４８の基端部（第１図の右側）は、非円形である方
形凸部５１に形成されており、方形凸部５１には凸ネジ
５２が突設されている。また、方形凸部５１には、方形
穴が形成されたプレート５３がはめられており、プレー
ト５３はナット５４で押さえられている。

方形凸部５１の側方において、外管７には軸方向調整用
ボルト５５が螺挿されている。そして、軸方向調整用ボ
ルト５５の頂面にはプレート５３の下面が当接されてお
り、プレート５３はキャップ５６で押さえられている。
従って、軸方向調整用ボルト５５の調整により、内管４
８（ピトー管１）の挿入位置が微調整できることにな
る。

次に、計量ブロック１４の構成について説明する。

計量ブロック１４は、第２リングジョイント１３と給入
用パイプ１２を介して流体を給入し、排出用パイプ９と
第１リングジョイント１０を介して流体を排出するもの
である。そして、計量ブロック１４は、上部ブロック１
５と下部ブロック１６とからなっており、取り付けボル
ト１７などによって締付けられている。

下部ブロック１６は、給入用パイプ１２と接続されてい
るストレーナ装着部２１と、水平面に形成された環状凹
部１８と、環状凹部１８の接線方向に形成された導入孔
１９と、環状凹部１８の中央に形成された円形穴２５
と、受光素子装着穴４０に螺着された下部ボルト４２
と、下部ボルト４２を覆う下蓋４７などで構成されてい
る（第２図参照）。

導入孔１９は、その開口端に蓋２０がされており、導入
孔１９の鉛直方向にはストレーナ装着部２１が連設され
ている。ストレーナ装着部２１にはストレーナ２２が内
蔵されており、シールリング２３を介してボルト２４で
密封されている。

環状凹部１８の内周面は、断面円弧状に形成されてお
り、環状凹部１８の中央に形成された円形穴２５の側方
には、連通穴２６が形成されている。この連通穴２６に
は、導入孔１９と平行に導出孔２７が連設されており、
導出孔２７は排出用パイプ９が接続されている（第１図
参照）。なお、連通穴２６の開口端には蓋２８がされて
いる。

上部ブロック１５は、環状凹部１８に対応した環状凸部
２９と、発光素子装着穴３４に螺着された上部ボルト３
６と、発光ダイオード３５などが接続されるプリント基
板８０と、端子台取付プレート８１と、プリント基板８
０と電気的に接続される端子台８２と、上部ブロックを
覆う蓋８３と、端子台８２の信号を取り出す配線接続口
８４などで構成されている（第２図参照）。

環状凸部２９の周面は、断面円弧状に形成されており、
下部ブロック１６と上部ブロック１５とをパッキング３
０を介して重ね合わせると、環状凹部１８の内周面と環
状凸部２９の外周面によって環状穴３１が形成されるよ
うになっている。そして、この環状穴３１には、球体ボ
ール５９が回転可能に挿入されている。

環状穴３１の一部には、環状穴３１の中心を通るように
鉛直方向に貫通する下部貫通穴３２及び上部貫通穴３３
が形成されている。上部貫通穴３３には、さらに、発光
素子装着穴３４が形成されており、発光ダイオード３５
を装着した上部ボルト３６がねじ込まれている。この上
部ボルト３６には、上部貫通穴３３と同軸となる上部ボ
ルト穴３７が貫通されており、透明アクリル板３８及び
パッキン３９を介してシールされている。

一方、下部貫通穴３２には、さらに受光素子装着穴４０
が形成されており、ホトダイオード４１を装着した下部
ボルト４２がねじ込まれている。この下部ボルト４２に
も、下部貫通穴３２と同軸となる下部ボルト穴４３が貫
通されており、透明アクリル板４４及びパッキン４５を
介してシールされている。

環状穴３１の外方には、下部ブロック１６から上部ブロ
ック１５にわたって、ホトダイオード４１に接続された
リード線を引き出す為の引き出し穴４６が貫通されてい
る。なお、引き出されたリード線は、プリント基板８０
に接続されている。

続いて、第１図、第２図に示す流量計の機構部分につい
て、その動作内容などについて説明する。

前述した通り、計量ブロック１４（環状穴３１）が水平
面に位置するように、固定フランジ５と、取付けフラン
ジ６とが接続されている。

そして、キャップ５６を少し緩めた状態で凸ネジ５２の
切り溝などを利用して内管４８（ピトー管１）を回し、
総圧導入孔２の向きを調整する。配管３は、水平方向と
垂直方向に配置される場合があるが、内管４８には４方
向に空いた導出孔が設けられているので（第２図参
照）、いずれの場合にも環状穴３１に水平面に維持しつ
つ、総圧導入孔２の向きを容易に調整することができ
る。

流量計中の流体の流れを説明すると、総圧導入孔２から
流入された流体は、内管４８を通って第２開口部１１に
導かれ、給入用パイプ１２からストレーナ装着部２１に
至る。その後、導入口１９から環状穴３１に入って球状
ボール５９を回転させつつ連通穴２６から導出孔２７に
至る。そして、排出用パイプ９から第１開口部８に至
り、外管７と内管４８の間を通ってユニオンスペーサ７
４の隙間から排出される。

このように、球状ボール５９は必ず水平面内に位置する
ので、重力の影響を受けることなく流速に応じた回転を
することになる。

続いて、ストレーナの清掃などをしたい場合の動作を説
明する。この場合には、キャップ５６を十分に緩めるか
外せば良い。すると、ピトー管１（内管４８）は、第１
図のストロークａだけ移動して流路を完全に閉塞するの
で、給水および排水のいずれも遮断され、水は計量ブロ
ック内に流入しなくなる。これによってストレーナの清
掃、計量ブロックの分解清掃が配管３内の流体の有無に
関係なく行なうことが可能となり、別途バイパスを装着
したりシステム全体を停止したりする必要がない。

次に第３図を参照しつつ説明すると、検出部６０で得ら
れた電気信号は、配線接続口８４から導出されてメータ
部６１に供給される。このメータ部６１は、検出部６０
からの信号を受ける入力部６３と、必要な設定値を入力
するため設定部６７と、必要なデータや演算プログラム
などを記憶している記憶部６４と、演算プログラムにし
たがって動作して配管中の流量を演算する演算部６５
と、演算結果を表示する表示部６６と、演算部６５で得
られたデータなどを他の機器に伝送する為の出力部６８
で構成されている。

検出部６０のホトダイオード４１から得られたパルス電
圧は、増幅整流された後に入力部６３に入力される。記
憶部６４には、流速とパルス周期の関係などが記憶され
ており、また、設定部６７からは、配管サイズ、パイプ
の種類、温度条件等が設定されているので、演算部６５
は、これらのデータに基づいて動作して、入力部６３が
受けたデータを流量値に変換する。そして、この流量値
データを表示部６６に供給して流量値を表示させる。

（発明の効果） 本発明は、以上のように工作が容易で小型軽量に構成さ
れているにも係わらず、次のような優れた特有の効果を
奏する。

水平面内で回転体を回転させることによって流量値を測
定しているので、重力の影響を受けることなく精密な測
定が可能となる。

また、回転体の回転運動は検出手段によって電気信号に
変換された後、演算手段に供給されており、演算手段で
は所定の関係に基づいて配管の種類や流体温度なども考
慮しつつ流量を算出することができるので、この意味で
も算出精度が非常に高い。

更に、内管部材には、外管部材の第１開口部に対向する
位置において、総圧導入孔と同じ向きを含んだ４方向の
導出孔が形成されているので、配管の配置方向が水平方
向から垂直方向かにかかわらず容易に対応できる。

外管部材の他方側端面を閉塞する閉塞部材を外した場合
には、外管部材の第１と第２の開口部を内包した状態
で、シール部材が外管部材の内周面と内管部材の外周面
との間を閉塞するので、計量部材の一部を取り替えた
り、更には計量部材の分解清掃をすることもできる。

更に、中間部材を備えているので、内管部材の振れを防
止することができ、また流体の抵抗や脈動によって内管
部材が破損することなども防止している。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明に係る流量計の検出部の構造を
示す断面図、第３図は本発明に係る流量計の全体構成
図、第４図は本発明に係る流量計の原理図、第５図は従
来技術の流量計の原理図、第６図は第１図の部分断面図
を示したものである。 １…ピトー管（内管部材） ２…総圧導入孔 ３…配管 ６…取付けフランジ（外管部材） ７…外管（外管部材） ８…第１の開口部 １１…第２の開口部 １４…計量ブロック（計量部材） ３１…環状穴 ３５…発光ダイオード（検出手段） ４１…ホトダイオード（検出手段） ４８…内管（内管部材） ４９…Ｏリング（シール部材） ５０…閉塞用Ｏリング（シール部材） ５６…キャップ（閉塞部材） ５８…圧縮バネ（中間部材） ５９…球形ボール（回転体） ６１…メータ部（演算手段） ７４…ユニオンスペーサ（中間部材）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１と第２の開口部（８，１１）を有し、
   一方側端部が配管（３）に連結される外管部材（６，
   ７）と、 この外管部材の他方側端部を開閉自在に閉塞する閉塞部
   材（５６）と、 前記外管部材の中に挿入されており、一方側先端が前記
   配管中に突出する内管部材（１，４８）と、 この内管部材と前記外管部材の間に位置しており、前記
   内管部材が挿入されていると共に、前記外管部材に固着
   された状態において前記内管部材を他方側に付勢する中
   間部材（５８，７４）と、 前記第１と第２の開口部を介して前記外管部材に連結さ
   れる計量部材（１４）と、 この計量部材からの電気的信号に基づいて前記配管中の
   流量値を演算して表示する演算手段（６１）とを備える
   流量計であって、 前記外管部材は、前記閉塞部材が外された場合に、前記
   中間部材による付勢力に対抗して前記内管部材の内包閉
   塞状態を維持する係合部を有しており、 前記内管部材は、その一方側先端に総圧導入孔（２）が
   形成されていると共に、前記第２の開口部（１１）に対
   向する位置において前記総圧導入孔と同じ向きを含んだ
   ４方向の導出孔が形成されており、 また、前記内管部材は、前記閉塞部材が外された場合
   に、前記第１と第２の開口部を内包した状態で、前記外
   管部材の内周面と前記内管部材の外周面の間を閉塞する
   シール部材（４９，５０）を有しており、 前記計量部材は、水平面上に形成された環状穴（３１）
   を有しており、 この環状穴は、回転体（５９）を回転自在に内包すると
   共に、前記第１と第２の開口部に連通されて前記第２の
   開口部（１１）から前記第１の開口部（８）への流路が
   形成されており、 また前記環状穴の一部には、前記回転体の回転運動を電
   気信号に変換する検出手段（３５，４１）が配置されて
   おり、 前記演算手段は、この検出手段と電気的に接続されてい
   ることを特徴とする流量計。