JPH0794995B2 - 気体用タービンメータ - Google Patents
気体用タービンメータInfo
- Publication number
- JPH0794995B2 JPH0794995B2 JP2237918A JP23791890A JPH0794995B2 JP H0794995 B2 JPH0794995 B2 JP H0794995B2 JP 2237918 A JP2237918 A JP 2237918A JP 23791890 A JP23791890 A JP 23791890A JP H0794995 B2 JPH0794995 B2 JP H0794995B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- meter
- pressure
- rectifier
- meter case
- case
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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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。
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63−57521号
公報）。
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63−57521号
公報）。
熱管理のためにガス使用量を把握するには、一定条件の
圧力，温度で比較する必要があり、一般に、０℃,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。
圧力，温度で比較する必要があり、一般に、０℃,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Ｌ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。
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Ｌ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Ｌ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。
力の影響を受けない一定以上の距離をとっている。
上記従来の技術では、圧力センサ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、圧力センサを内蔵した
圧力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。
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、圧力センサを内蔵した
圧力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。
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、圧力センサを備えた小形の気体用
タービンメータを提供することを目的とする。
タービンメータを提供することを目的とする。
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）内に第１の整流器（12）、第２の整
流器（13）及び出口整流器（25）をメータケース（６）
の入口より出口に亘ってこの順に、メータケースの軸心
と同軸に配設し、上記第２の整流器（13）は円筒形ベア
リング受け（13a）の外周に整流羽根（13b）が形成され
た構成で、且つメータケース（６）には流体の圧力を検
知する圧力センサ（26）を前記羽根車（24）より上流側
に配置された前記第１の整流器（12）と第２の整流器
（13）との間でメータケースに開口した孔（6a）に取付
け、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上記ベアリング受け（13a）の外
径とメータケースの内径との関係を定めたことを特徴と
する。
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）内に第１の整流器（12）、第２の整
流器（13）及び出口整流器（25）をメータケース（６）
の入口より出口に亘ってこの順に、メータケースの軸心
と同軸に配設し、上記第２の整流器（13）は円筒形ベア
リング受け（13a）の外周に整流羽根（13b）が形成され
た構成で、且つメータケース（６）には流体の圧力を検
知する圧力センサ（26）を前記羽根車（24）より上流側
に配置された前記第１の整流器（12）と第２の整流器
（13）との間でメータケースに開口した孔（6a）に取付
け、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上記ベアリング受け（13a）の外
径とメータケースの内径との関係を定めたことを特徴と
する。
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
ることで基準状態での気体量を計量できる。
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。
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。
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、全体がほゞ円筒形で、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、この部分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。
形成するために、全体がほゞ円筒形で、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、この部分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、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。ベアリング受
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の右端に嵌入し、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′はベア
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はベアリング受13aの軸方向端部に配置したボ
ールベアリング、15はボールベアリング16,16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14と磁
気センサホルダ21との間に設けたＯリング、23はベアリ
ングホルダ13aと下流端（右端）に装着した蓋である。2
4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の外径とほゞ同じ外径を有
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24
b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25b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1
4,軸15,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
中央部の液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。
と同軸である円筒形のベアリング受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。ベアリング受
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の右端に嵌入し、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′はベア
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はベアリング受13aの軸方向端部に配置したボ
ールベアリング、15はボールベアリング16,16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14と磁
気センサホルダ21との間に設けたＯリング、23はベアリ
ングホルダ13aと下流端（右端）に装着した蓋である。2
4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の外径とほゞ同じ外径を有
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24
b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25b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1
4,軸15,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
中央部の液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の右方に向って流れ、第１と第２の各整流器12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27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。
路11の右方に向って流れ、第１と第２の各整流器12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27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V1,圧力をP1［kg/cm2］，温度をT1［℃］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℃、大気の圧力が1.033kg/cm2であることか
ら、基準状態である０℃、１気圧における標準状態量Vn
は とあらわせる。
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℃、大気の圧力が1.033kg/cm2であることか
ら、基準状態である０℃、１気圧における標準状態量Vn
は とあらわせる。
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、qA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、qB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,SBとす
ると、 であるため、これと前記（１）式とから次の（２）式が
得られる。
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、qA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、qB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,SBとす
ると、 であるため、これと前記（１）式とから次の（２）式が
得られる。
この場合、当然▲Ｓ2 A▼−▲Ｓ2 B▼＜０であるからPA＜
PB′である。
PB′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PBとすると、この圧力PBは前記圧力PB′よりも小さく
PB′＞PBとなる。
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PBとすると、この圧力PBは前記圧力PB′よりも小さく
PB′＞PBとなる。
一般に、内径ｄの直管内を液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
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、 流量計を上記直管に見立てて考えていくとPA−PB′＝△
Ｐのとき、PA＝PBである。
△Ｐは、圧力損失△Ｐを生じる直管の長さ（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、 流量計を上記直管に見立てて考えていくとPA−PB′＝△
Ｐのとき、PA＝PBである。
（２）（３）式より、 即ち、メータの圧損からの比例定数ζと等しいように
（▲Ｓ2 B▼−▲S2 A▼）／▲S2 A▼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PA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。
（▲Ｓ2 B▼−▲S2 A▼）／▲S2 A▼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PA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、SBは内径ｄと、ベアリングホ
ルダ13の外径Ｄとで決まるため、ベアリングホルダ13の
外径Ｄ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Ｄを用いて、前記（４）式の左辺を書きな
おすと、 従って、（４）と（５）式から、 この（６）式を満たすようにベアリングホルダ13の外径
Ｄを定めればよい。
配管内径）ｄから決まり、SBは内径ｄと、ベアリングホ
ルダ13の外径Ｄとで決まるため、ベアリングホルダ13の
外径Ｄ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Ｄを用いて、前記（４）式の左辺を書きな
おすと、 従って、（４）と（５）式から、 この（６）式を満たすようにベアリングホルダ13の外径
Ｄ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Ｄ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。
を50mm,ベアリングホルダ13の外径Ｄ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14m/S
の時PA−PBは−3mmH2Oを得た。このときの被測定流体は
空気で、供給圧力は200mmH2Oである。
の時PA−PBは−3mmH2Oを得た。このときの被測定流体は
空気で、供給圧力は200mmH2Oである。
前記（２）式からPA−PB′を求めると、 羽根車部での圧損△Ｐは △Ｐ＝PA−PB′ ＝PA−PB′−（PA−PB） ＝−11.4−（−３） ＝−8.4 ・・・（８） と想定できる。この（８）式の値を（３）式に代入して
ζを求めると、 から、ζ＝0.65となる。
ζを求めると、 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、ベアリングホルダ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。
得た。そこで、ベアリングホルダ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。
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、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。
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、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。
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……温度センサ
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……温度センサ
Claims (1)
- 【請求項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）内に第１の整流器（12）、第２の整
流器（13）及び出口整流器（25）をメータケース（６）
の入口より出口に亘ってこの順に、メータケースの軸心
と同軸に配設し、上記第２の整流器（13）は円筒形ベア
リング受け（13a）の外周に整流羽根（13b）が形成され
た構成で、且つメータケース（６）には流体の圧力を検
知する圧力センサ（26）を前記羽根車（24）より上流側
に配置された前記第１の整流器（12）と第２の整流器
（13）との間でメータケースに開口した孔（6a）に取付
け、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上記ベアリング受け（13a）の外
径とメータケースの内径との関係を定めたことを特徴と
する気体用タービンメータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2237918A JPH0794995B2 (ja) | 1990-09-07 | 1990-09-07 | 気体用タービンメータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2237918A JPH0794995B2 (ja) | 1990-09-07 | 1990-09-07 | 気体用タービンメータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04116420A JPH04116420A (ja) | 1992-04-16 |
| JPH0794995B2 true JPH0794995B2 (ja) | 1995-10-11 |
Family
ID=17022377
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2237918A Expired - Lifetime JPH0794995B2 (ja) | 1990-09-07 | 1990-09-07 | 気体用タービンメータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0794995B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JPS5883217A (ja) * | 1981-10-30 | 1983-05-19 | エルステル・アクチエンゲゼルシヤフト・メス−ウント・レ−ゲルテヒニ−ク | タ−ビン車型ガスメ−タ |
-
1990
- 1990-09-07 JP JP2237918A patent/JPH0794995B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
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|---|---|---|---|---|
| JPS5883217A (ja) * | 1981-10-30 | 1983-05-19 | エルステル・アクチエンゲゼルシヤフト・メス−ウント・レ−ゲルテヒニ−ク | タ−ビン車型ガスメ−タ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04116420A (ja) | 1992-04-16 |
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