JPH08201129A - 流量計 - Google Patents
流量計Info
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- JPH08201129A JPH08201129A JP7010974A JP1097495A JPH08201129A JP H08201129 A JPH08201129 A JP H08201129A JP 7010974 A JP7010974 A JP 7010974A JP 1097495 A JP1097495 A JP 1097495A JP H08201129 A JPH08201129 A JP H08201129A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wave
- impeller
- frequency
- flowmeter
- fluid
- 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.)
- Pending
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/05—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
- G01F1/06—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 using rotating vanes with tangential admission
- G01F1/065—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 using rotating vanes with tangential admission with radiation as transfer means to the indicating device, e.g. light transmission
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M55/00—Fuel-injection apparatus characterised by their fuel conduits or their venting means; Arrangements of conduits between fuel tank and pump F02M37/00
- F02M55/02—Conduits between injection pumps and injectors, e.g. conduits between pump and common-rail or conduits between common-rail and injectors
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M63/00—Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P5/00—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
- G01P5/02—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring forces exerted by the fluid on solid bodies, e.g. anemometer
- G01P5/06—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring forces exerted by the fluid on solid bodies, e.g. anemometer using rotation of vanes
- G01P5/07—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring forces exerted by the fluid on solid bodies, e.g. anemometer using rotation of vanes with electrical coupling to the indicating device
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 歯車の磨耗やバックラッシュなどの影響を受
けず、羽根車式の流量計を超小型化し、また高速度流体
の流量検出を可能とするとともに、羽根車の瞬間的な回
転速度を検出し、非定常流の計測を可能とする。 【構成】 羽根車の回転速度を検出することにより流体
の流量を求める流量計において、上記回転している羽根
車の先端にレーザー又は超音波を送波する送波手段と、
上記羽根車から反射されるレーザー又は超音波を受波す
る受波手段と、上記送波手段が送波する周波数に対する
上記受波手段が受波する周波数の高さを演算して求め、
この求めた値により上記羽根車の回転速度を検出するデ
ータ処理装置とを備える。
けず、羽根車式の流量計を超小型化し、また高速度流体
の流量検出を可能とするとともに、羽根車の瞬間的な回
転速度を検出し、非定常流の計測を可能とする。 【構成】 羽根車の回転速度を検出することにより流体
の流量を求める流量計において、上記回転している羽根
車の先端にレーザー又は超音波を送波する送波手段と、
上記羽根車から反射されるレーザー又は超音波を受波す
る受波手段と、上記送波手段が送波する周波数に対する
上記受波手段が受波する周波数の高さを演算して求め、
この求めた値により上記羽根車の回転速度を検出するデ
ータ処理装置とを備える。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、流体の流量を計測する
流量計において、流体によって回転させられる羽根車の
回転速度を検出することにより流量を求めることに関す
るものである。
流量計において、流体によって回転させられる羽根車の
回転速度を検出することにより流量を求めることに関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】一般に流体の流量を検出するものには、
流体が移動する際に奪っていく熱量を検出するものや、
流体の持つ力によって動かされるなど機械的動作により
検出するものなどがある。しかし、いずれの方法におい
ても検出した流量に大きな誤差を生じてしまったり、ま
た検出する際に流体の流れ抵抗となって流体の流れに影
響を与えてしまうなど欠点を持ち合わせている。水道メ
ータなどに代表されるような図1に示す羽根車式流量計
は、羽根車1aの接線方向である矢印A−A方向に流体
の流路1bを作り、一定の流量を越えると流体の持つ流
体力によって、羽根車1aが回転する仕組みとなってい
る。この羽根車1aの回転は、回転中心となる羽根車1
aの軸1c付近から、主に図示されない歯車装置によっ
て検出され、計器盤に伝えられて流体の流量が指示され
る機構となっている。
流体が移動する際に奪っていく熱量を検出するものや、
流体の持つ力によって動かされるなど機械的動作により
検出するものなどがある。しかし、いずれの方法におい
ても検出した流量に大きな誤差を生じてしまったり、ま
た検出する際に流体の流れ抵抗となって流体の流れに影
響を与えてしまうなど欠点を持ち合わせている。水道メ
ータなどに代表されるような図1に示す羽根車式流量計
は、羽根車1aの接線方向である矢印A−A方向に流体
の流路1bを作り、一定の流量を越えると流体の持つ流
体力によって、羽根車1aが回転する仕組みとなってい
る。この羽根車1aの回転は、回転中心となる羽根車1
aの軸1c付近から、主に図示されない歯車装置によっ
て検出され、計器盤に伝えられて流体の流量が指示され
る機構となっている。
【0003】また、ディーゼルエンジンにおいては、燃
料噴射量を精度良く制御しなければならないが、従来、
列型噴射ポンプはコントロールラック位置を検出し、分
配型噴射ポンプはコントロールスリープ位置を検出し、
その時の機関回転数から噴射量を演算し、間接的に噴射
量を判断していた。
料噴射量を精度良く制御しなければならないが、従来、
列型噴射ポンプはコントロールラック位置を検出し、分
配型噴射ポンプはコントロールスリープ位置を検出し、
その時の機関回転数から噴射量を演算し、間接的に噴射
量を判断していた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】歯車装置には歯車の磨
耗やバックラッシュなどの問題があり、機械的要素の機
構の複雑さなどから、羽根車式の流量計の超小型化や、
高速度流体の流量検出などは実現困難であった。また、
ディーゼルエンジンの燃料噴射ポンプは加工精度・組立
精度等の品質のバラツキや経時変化により噴射量が変化
し、正確に燃料噴射量を検知することは困難であった。
耗やバックラッシュなどの問題があり、機械的要素の機
構の複雑さなどから、羽根車式の流量計の超小型化や、
高速度流体の流量検出などは実現困難であった。また、
ディーゼルエンジンの燃料噴射ポンプは加工精度・組立
精度等の品質のバラツキや経時変化により噴射量が変化
し、正確に燃料噴射量を検知することは困難であった。
【0005】本発明は、歯車の磨耗やバックラッシュな
どの影響を受けないようにし、羽根車式の流量計を超小
型化することを目的とする。また、高速度流体の流量検
出を可能とすることを目的とする。また、羽根車の瞬間
的な回転速度を検出し、非定常流の計測を可能とするこ
とを目的とする。また、流れの方向により、羽根車がど
ちらに回転しても回転速度を検出することを目的とす
る。また、羽根車の回転速度を検出するとともに、流体
の流れ方向を検出することを目的とする。
どの影響を受けないようにし、羽根車式の流量計を超小
型化することを目的とする。また、高速度流体の流量検
出を可能とすることを目的とする。また、羽根車の瞬間
的な回転速度を検出し、非定常流の計測を可能とするこ
とを目的とする。また、流れの方向により、羽根車がど
ちらに回転しても回転速度を検出することを目的とす
る。また、羽根車の回転速度を検出するとともに、流体
の流れ方向を検出することを目的とする。
【0006】また、燃料の噴射特性に影響を与えず正確
に流量を検出することを目的とする。また、流量の変化
について応答性を良くすることによって、噴射期間中の
非定常な流れである噴射率を検出することを目的とす
る。また、受圧面積を小さくし、高噴射圧にも対応でき
ることを目的とする。また、タービン質量を小さくする
ことにより、慣性力を小さくし、外力からの衝撃に強く
することを目的とする。また、発光素子と受光素子との
間隔を小さくすることで、低出力の発光素子の使用を可
能とし、低感度の受光素子を使用可能とすることによ
り、コストを低くすることを目的とする。また、タービ
ン回転数の検出について電磁気等のノイズの影響を受け
ないようにすることを目的とする。
に流量を検出することを目的とする。また、流量の変化
について応答性を良くすることによって、噴射期間中の
非定常な流れである噴射率を検出することを目的とす
る。また、受圧面積を小さくし、高噴射圧にも対応でき
ることを目的とする。また、タービン質量を小さくする
ことにより、慣性力を小さくし、外力からの衝撃に強く
することを目的とする。また、発光素子と受光素子との
間隔を小さくすることで、低出力の発光素子の使用を可
能とし、低感度の受光素子を使用可能とすることによ
り、コストを低くすることを目的とする。また、タービ
ン回転数の検出について電磁気等のノイズの影響を受け
ないようにすることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明に係る流
量計は、被計量流体の流路中に配置された羽根車の回転
速度を検出することにより流体の流量を求めるものであ
る。
量計は、被計量流体の流路中に配置された羽根車の回転
速度を検出することにより流体の流量を求めるものであ
る。
【0008】請求項2の発明に係る流量計は、回転して
いる羽根車の先端にレーザー又は超音波を送波する送波
手段と、上記羽根車から反射されるレーザー又は超音波
を受波する受波手段と、上記送波手段が送波する周波数
に対する上記受波手段が受波する周波数の高さを演算し
て求め、この求めた値により上記羽根車の回転速度を検
出するデータ処理装置とを備えたものである。
いる羽根車の先端にレーザー又は超音波を送波する送波
手段と、上記羽根車から反射されるレーザー又は超音波
を受波する受波手段と、上記送波手段が送波する周波数
に対する上記受波手段が受波する周波数の高さを演算し
て求め、この求めた値により上記羽根車の回転速度を検
出するデータ処理装置とを備えたものである。
【0009】請求項3の発明に係る流量計は、送波手段
は、受波手段として作動するように切替え可能で、受波
手段は、送波手段として作動するように切替え可能で、
これ等をデータ処理装置にて検出する流れ方向に基づき
切替えるようにし、かつ上記データ処理装置が送波手段
が送波する周波数に対する、上記受波手段が受波する周
波数の高さを演算するようにしたものである。
は、受波手段として作動するように切替え可能で、受波
手段は、送波手段として作動するように切替え可能で、
これ等をデータ処理装置にて検出する流れ方向に基づき
切替えるようにし、かつ上記データ処理装置が送波手段
が送波する周波数に対する、上記受波手段が受波する周
波数の高さを演算するようにしたものである。
【0010】請求項4の発明に係る流量計は、送波手段
が送波する周波数に対する受波手段が受波する周波数の
高さを演算して求め、この求めた値により羽根車の回転
速度を検出する流量計において、データ処理装置は、送
波手段が送波する周波数と受波手段が受波する周波数と
を比較した値が、予め設定された値よりも小さくなった
場合に、流体の流れ方向の検出方向を、逆方向に切替え
るものである。
が送波する周波数に対する受波手段が受波する周波数の
高さを演算して求め、この求めた値により羽根車の回転
速度を検出する流量計において、データ処理装置は、送
波手段が送波する周波数と受波手段が受波する周波数と
を比較した値が、予め設定された値よりも小さくなった
場合に、流体の流れ方向の検出方向を、逆方向に切替え
るものである。
【0011】請求項5の発明に係る流量計は、ディーゼ
ルエンジンにおける燃料通路内にタービンを配置し、当
該タービンを介して発光手段と受光手段とを対向配置
し、上記受光手段の受光周波数に基づき、噴射率・噴射
時間・噴射量を計測する演算手段を備えたものである。
ルエンジンにおける燃料通路内にタービンを配置し、当
該タービンを介して発光手段と受光手段とを対向配置
し、上記受光手段の受光周波数に基づき、噴射率・噴射
時間・噴射量を計測する演算手段を備えたものである。
【0012】
【作用】請求項1の発明は、被計量流体の流路中に配置
された羽根車の回転速度を検出することにより流体の流
量を求める。
された羽根車の回転速度を検出することにより流体の流
量を求める。
【0013】請求項2の発明は、回転している羽根車の
先端にレーザー又は超音波が送波され、上記羽根車から
反射されるレーザー又は超音波が受波されることによ
り、送波周波数に対する受波周波数の高さが演算され
て、この求められる値により上記羽根車の回転速度が検
出される。
先端にレーザー又は超音波が送波され、上記羽根車から
反射されるレーザー又は超音波が受波されることによ
り、送波周波数に対する受波周波数の高さが演算され
て、この求められる値により上記羽根車の回転速度が検
出される。
【0014】請求項3の発明は、送波手段は、受波手段
として作動するように切替え可能で、受波手段は、送波
手段として作動するように切替え可能で、これ等はデー
タ処理装置にて検出される流れ方向に基づき切替えら
れ、かつ上記データ処理装置により送波周波数に対する
受波周波数の高さが演算される。
として作動するように切替え可能で、受波手段は、送波
手段として作動するように切替え可能で、これ等はデー
タ処理装置にて検出される流れ方向に基づき切替えら
れ、かつ上記データ処理装置により送波周波数に対する
受波周波数の高さが演算される。
【0015】請求項4の発明は、送波手段にて送波され
る周波数に対して受波手段にて受波される周波数の高さ
を演算して求め、羽根車の回転速度を検出するデータ処
理装置は、送波手段にて送波される周波数と受波手段に
て受波される周波数とを比較した値が、予め設定された
値よりも小さくなった場合に、流体の流れ方向の検出方
向が、逆方向に切替えられる。
る周波数に対して受波手段にて受波される周波数の高さ
を演算して求め、羽根車の回転速度を検出するデータ処
理装置は、送波手段にて送波される周波数と受波手段に
て受波される周波数とを比較した値が、予め設定された
値よりも小さくなった場合に、流体の流れ方向の検出方
向が、逆方向に切替えられる。
【0016】請求項5の発明は、ディーゼルエンジンに
おける燃料通路内にタービンが配置され、当該タービン
を介して発光手段と受光手段とを対向配置し、上記受光
手段の受光周波数に基づき、噴射率・噴射時間・噴射量
が計測される。
おける燃料通路内にタービンが配置され、当該タービン
を介して発光手段と受光手段とを対向配置し、上記受光
手段の受光周波数に基づき、噴射率・噴射時間・噴射量
が計測される。
【0017】
実施例1.一般にドップラー効果は音波,電波,光など
の波動を発生している波動源と、上記波動を受ける物体
が相対運動をしている場合に生じる。上記波動源とその
波動を受ける物体との間の距離が減少している時には、
一定の時間内に余分な波が観測され、受ける周波数がも
との波動の周波数よりも増加する。これとは逆に、上記
波動源と波動を受ける物体との間の距離が増加している
時には、受ける波動の周波数はもとの波動の周波数より
も減少する。この実施例では、上記ドップラー効果を用
いて、被計量流体の流路中に配置された羽根車の回転速
度を検出するものである。
の波動を発生している波動源と、上記波動を受ける物体
が相対運動をしている場合に生じる。上記波動源とその
波動を受ける物体との間の距離が減少している時には、
一定の時間内に余分な波が観測され、受ける周波数がも
との波動の周波数よりも増加する。これとは逆に、上記
波動源と波動を受ける物体との間の距離が増加している
時には、受ける波動の周波数はもとの波動の周波数より
も減少する。この実施例では、上記ドップラー効果を用
いて、被計量流体の流路中に配置された羽根車の回転速
度を検出するものである。
【0018】この発明の実施例1を図2ないし図4につ
いて説明する。1は流体の流れる力により回転する羽根
車、2はレーザー又は超音波を送波する送波器、3はレ
ーザー又は超音波を受波する受波器、4は受波器3から
の受波信号を伝えるケーブル、5は送波器2へ送波信号
を送るケーブル、6は上記羽根車1,送波器2,受波器
3などを内部に組込んだ円管、7は受波器3からの受波
信号を入力する入力器、8は送波器2へ送波信号を出力
する出力器、9は上記出力器8が送波する周波数に対す
る受波器3が受波する周波数の高さを演算して求め、こ
の値により羽根車1の回転速度を検出するデータ処理装
置、10は羽根車1の回転速度から求められる流量を表
示する流量表示器である。
いて説明する。1は流体の流れる力により回転する羽根
車、2はレーザー又は超音波を送波する送波器、3はレ
ーザー又は超音波を受波する受波器、4は受波器3から
の受波信号を伝えるケーブル、5は送波器2へ送波信号
を送るケーブル、6は上記羽根車1,送波器2,受波器
3などを内部に組込んだ円管、7は受波器3からの受波
信号を入力する入力器、8は送波器2へ送波信号を出力
する出力器、9は上記出力器8が送波する周波数に対す
る受波器3が受波する周波数の高さを演算して求め、こ
の値により羽根車1の回転速度を検出するデータ処理装
置、10は羽根車1の回転速度から求められる流量を表
示する流量表示器である。
【0019】次に動作について説明する。図2に示すよ
うに、羽根車1には羽根車の回転を検出する機構は、機
械的なものを含めて何も接続されていない。そのため、
羽根車1は回転の抵抗となる要素がほとんどないので、
流体の流れに忠実な反応を瞬間的にすることができる。
円管6の内部を流体が、例えば矢印B−B方向へ移動す
ると、羽根車1は矢印C−C方向へ回転する。この時、
図3に示すように羽根車1の先端1dに向けて送波器2
から送波信号が発せられる。このとき、羽根車1に対す
る送波信号の入射角と反射角には一定の関係があること
から、ある瞬間、この送波信号が上記羽根車1の先端1
dで反射し、この反射した信号、すなわち受波信号を受
波器3が受波する。この場合、上記羽根車1は絶えず動
いているため、羽根車1の先端1dと送波器2との距
離,羽根車1の先端1dと受波器3との距離が変化する
ので、ドップラー効果が生じる。このため、図4に示す
出力器8が送波する周波数に比べ入力器7が受波する周
波数には変化が生じ、データ処理装置9はこの変化か
ら、出力器8が送波する周波数に対する入力器7が受波
する周波数の高さを演算して求め、羽根車1の回転速度
を検出し、流体の流速を求め、測定位置,円管6の管内
径から求められる断面積などの情報をもとに流量を算出
する。上記のように羽根車1には回転を検出する機構が
直接取付けられていないので、羽根車の大きさを制限す
るものがなく、超小型化することも可能である。サイズ
の小さい羽根車ほど、質量も小さくなり、慣性の影響も
小さくなる。そのため、高速度流体の検出にも対応で
き、また、流速の瞬間的な変化に反応できる。
うに、羽根車1には羽根車の回転を検出する機構は、機
械的なものを含めて何も接続されていない。そのため、
羽根車1は回転の抵抗となる要素がほとんどないので、
流体の流れに忠実な反応を瞬間的にすることができる。
円管6の内部を流体が、例えば矢印B−B方向へ移動す
ると、羽根車1は矢印C−C方向へ回転する。この時、
図3に示すように羽根車1の先端1dに向けて送波器2
から送波信号が発せられる。このとき、羽根車1に対す
る送波信号の入射角と反射角には一定の関係があること
から、ある瞬間、この送波信号が上記羽根車1の先端1
dで反射し、この反射した信号、すなわち受波信号を受
波器3が受波する。この場合、上記羽根車1は絶えず動
いているため、羽根車1の先端1dと送波器2との距
離,羽根車1の先端1dと受波器3との距離が変化する
ので、ドップラー効果が生じる。このため、図4に示す
出力器8が送波する周波数に比べ入力器7が受波する周
波数には変化が生じ、データ処理装置9はこの変化か
ら、出力器8が送波する周波数に対する入力器7が受波
する周波数の高さを演算して求め、羽根車1の回転速度
を検出し、流体の流速を求め、測定位置,円管6の管内
径から求められる断面積などの情報をもとに流量を算出
する。上記のように羽根車1には回転を検出する機構が
直接取付けられていないので、羽根車の大きさを制限す
るものがなく、超小型化することも可能である。サイズ
の小さい羽根車ほど、質量も小さくなり、慣性の影響も
小さくなる。そのため、高速度流体の検出にも対応で
き、また、流速の瞬間的な変化に反応できる。
【0020】また、出力器8からレーザーが出力される
場合は、ケーブル5は光ファイバが用いられ、レンズな
ど光学系の送波器2が用いられる。光学系の受波器3の
出力は光ファイバ,信号線などのケーブル4を通り、入
力器7へ入力される。上記入力器7はフォトマルなどか
ら構成される。また、上記レーザーのかわりに、超音波
を用いた場合は、ケーブル4,ケーブル5は信号線とな
り、送波器2,出力器8は超音波振動子などの超音波発
生装置,受波器3は超音波受信装置が用いられ、入力器
7は信号増幅器などで構成される。以上の説明から、レ
ーザー又は超音波によるドップラー効果を用いて羽根車
(タービン)の回転速度の計測・検出を機械的な機構に
よらないで行うため歯車等のバックラッシュなどの影響
を受けないので、マイクロ加工技術などを利用すること
により、羽根車など装置の超小型化を行うことができ
る。高速度流体の流量検出も可能となり、燃料噴射系の
燃料噴射率等の非定常流の計測などを行うことができ
る。
場合は、ケーブル5は光ファイバが用いられ、レンズな
ど光学系の送波器2が用いられる。光学系の受波器3の
出力は光ファイバ,信号線などのケーブル4を通り、入
力器7へ入力される。上記入力器7はフォトマルなどか
ら構成される。また、上記レーザーのかわりに、超音波
を用いた場合は、ケーブル4,ケーブル5は信号線とな
り、送波器2,出力器8は超音波振動子などの超音波発
生装置,受波器3は超音波受信装置が用いられ、入力器
7は信号増幅器などで構成される。以上の説明から、レ
ーザー又は超音波によるドップラー効果を用いて羽根車
(タービン)の回転速度の計測・検出を機械的な機構に
よらないで行うため歯車等のバックラッシュなどの影響
を受けないので、マイクロ加工技術などを利用すること
により、羽根車など装置の超小型化を行うことができ
る。高速度流体の流量検出も可能となり、燃料噴射系の
燃料噴射率等の非定常流の計測などを行うことができ
る。
【0021】実施例2.この発明の実施例2を図5につ
いて説明する。上記実施例1の図4と同一部分について
は同じ符号を用いてその説明を省略する。12はレーザ
ー又は超音波を送波する送波手段としての送波器であ
り、これは受波器(受波手段)としても作動するように
切替え可能である。13はレーザー又は超音波を受波す
る受波器であり、これは送波器(送波手段)としても作
動するように切替え可能である。14は送波器12と入
力器7又は出力器8とを接続するケーブル、15は受波
器13と入力器7又は出力器8とを接続するケーブル、
16は送波器12,受波器13と入力器7,出力器8と
の接続を切替えるスイッチ、16a,16bはスイッチ
16の接点、17は上記入力器7と出力器8とスイッチ
16とを制御する制御器である。
いて説明する。上記実施例1の図4と同一部分について
は同じ符号を用いてその説明を省略する。12はレーザ
ー又は超音波を送波する送波手段としての送波器であ
り、これは受波器(受波手段)としても作動するように
切替え可能である。13はレーザー又は超音波を受波す
る受波器であり、これは送波器(送波手段)としても作
動するように切替え可能である。14は送波器12と入
力器7又は出力器8とを接続するケーブル、15は受波
器13と入力器7又は出力器8とを接続するケーブル、
16は送波器12,受波器13と入力器7,出力器8と
の接続を切替えるスイッチ、16a,16bはスイッチ
16の接点、17は上記入力器7と出力器8とスイッチ
16とを制御する制御器である。
【0022】次に動作について説明する。基本的動作は
実施例1と同様なので、動作の異なるところについて説
明する。図5に示すように、送波器12は、上記実施例
1の送波器2と同様に送波手段であるが、受波器3のよ
うに受波手段として作動するように切替えることができ
る。また、受波器13は受波手段であるが、送波手段と
して作動するように切替えることができる。上記送波器
12,受波器13にそれぞれ接続するケーブル14,1
5も送波信号及び受波信号のどちらも伝えることができ
る。
実施例1と同様なので、動作の異なるところについて説
明する。図5に示すように、送波器12は、上記実施例
1の送波器2と同様に送波手段であるが、受波器3のよ
うに受波手段として作動するように切替えることができ
る。また、受波器13は受波手段であるが、送波手段と
して作動するように切替えることができる。上記送波器
12,受波器13にそれぞれ接続するケーブル14,1
5も送波信号及び受波信号のどちらも伝えることができ
る。
【0023】例えば、上記実施例1において説明したド
ップラー効果を用いて、次に説明するように流れ方向を
検出することができる。まず、初期状態として送波手段
と受波手段が設定されていて、その送波信号と受波信号
の周波数をデータ処理装置9で比較する。送波信号が受
波信号よりも周波数が低い場合は、回転する羽根車1に
反射されてから受波手段に受波されるまでの距離が近付
いているときで、このようなときを、例えば羽根車1は
「正回転」しているとする。また、送波信号が受波信号
よりも周波数が高い場合は、回転する羽根車1に反射さ
れてから受波手段に受波されるまでの距離が離れていく
ときで、これを羽根車1は「逆回転」しているとすれ
ば、流体の流れ方向を検出することができる。また、上
記の送波信号の周波数を固定値として予め設定してお
き、この値と受波手段が受波する周波数を比較し、上記
設定値よりも小さくなった場合に、流体の流れ方向が、
これまでとは逆方向になったことを検出することもでき
る。上記設定値は、送波手段が送波する周波数と受波手
段が受波する周波数とを比較処理した値であってもかま
わない。この時、羽根車1の回転速度は、回転方向に関
係なく求めることができる。これは羽根車1の回転方
向、「正回転」および「逆回転」の仮定が上記と逆の場
合でも同様ということである。
ップラー効果を用いて、次に説明するように流れ方向を
検出することができる。まず、初期状態として送波手段
と受波手段が設定されていて、その送波信号と受波信号
の周波数をデータ処理装置9で比較する。送波信号が受
波信号よりも周波数が低い場合は、回転する羽根車1に
反射されてから受波手段に受波されるまでの距離が近付
いているときで、このようなときを、例えば羽根車1は
「正回転」しているとする。また、送波信号が受波信号
よりも周波数が高い場合は、回転する羽根車1に反射さ
れてから受波手段に受波されるまでの距離が離れていく
ときで、これを羽根車1は「逆回転」しているとすれ
ば、流体の流れ方向を検出することができる。また、上
記の送波信号の周波数を固定値として予め設定してお
き、この値と受波手段が受波する周波数を比較し、上記
設定値よりも小さくなった場合に、流体の流れ方向が、
これまでとは逆方向になったことを検出することもでき
る。上記設定値は、送波手段が送波する周波数と受波手
段が受波する周波数とを比較処理した値であってもかま
わない。この時、羽根車1の回転速度は、回転方向に関
係なく求めることができる。これは羽根車1の回転方
向、「正回転」および「逆回転」の仮定が上記と逆の場
合でも同様ということである。
【0024】上記のようにして、データ処理装置9にて
検出する流れ方向を示す出力に基づき、制御器17は送
波器12,受波器13と入力器7,出力器8の組合わせ
を決め、スイッチ16を切替え、出力器8と送波器1
2,入力器7と受波器13とを接続し、入力器7,出力
器8を制御する。以上のようにして切替えられた、例え
ば、上記の説明のように接続された場合には、送波器1
2から送波する周波数に対する、受波器13が受波する
周波数の高さを、データ処理装置9が演算で求めること
で、羽根車1の回転速度を検出し、流体の流速を求め、
測定位置,円管6の管内径から求められる断面積などの
情報をもとに流量を算出する。
検出する流れ方向を示す出力に基づき、制御器17は送
波器12,受波器13と入力器7,出力器8の組合わせ
を決め、スイッチ16を切替え、出力器8と送波器1
2,入力器7と受波器13とを接続し、入力器7,出力
器8を制御する。以上のようにして切替えられた、例え
ば、上記の説明のように接続された場合には、送波器1
2から送波する周波数に対する、受波器13が受波する
周波数の高さを、データ処理装置9が演算で求めること
で、羽根車1の回転速度を検出し、流体の流速を求め、
測定位置,円管6の管内径から求められる断面積などの
情報をもとに流量を算出する。
【0025】また、上記の説明とは逆の方向に流体が流
れている場合には、上記のようにしてデータ処理装置9
は検出する流れ方向を逆方向に切替えて、その検出結果
に従って制御器17はスイッチ16を切替え、出力器8
と送波手段として作動する受波器13、および入力器7
と受波手段として作動する送波器12とを接続する。
れている場合には、上記のようにしてデータ処理装置9
は検出する流れ方向を逆方向に切替えて、その検出結果
に従って制御器17はスイッチ16を切替え、出力器8
と送波手段として作動する受波器13、および入力器7
と受波手段として作動する送波器12とを接続する。
【0026】以上のように、円管6内の流れの流量、お
よび方向を検出することができる。また、羽根車1の回
転方向が逆になると、それに伴い送波器と受波器の位置
も逆に切替えることにより、羽根車1がどの方向に回転
しても流量を検出することができる。
よび方向を検出することができる。また、羽根車1の回
転方向が逆になると、それに伴い送波器と受波器の位置
も逆に切替えることにより、羽根車1がどの方向に回転
しても流量を検出することができる。
【0027】実施例3.この発明の実施例3を図6ない
し図9について説明する。30は微小なタービン、30
aは上記タービン30の翼、31は上記タービン30等
を内部に配置する燃料通路、32は発光素子、33は上
記発光素子32と対向配置される受光素子、34は上記
発光素子32を発光させる発光装置、35は上記受光素
子33が出力する受光信号を入力し計測値を演算して求
める演算装置、36は樹脂モールドである。
し図9について説明する。30は微小なタービン、30
aは上記タービン30の翼、31は上記タービン30等
を内部に配置する燃料通路、32は発光素子、33は上
記発光素子32と対向配置される受光素子、34は上記
発光素子32を発光させる発光装置、35は上記受光素
子33が出力する受光信号を入力し計測値を演算して求
める演算装置、36は樹脂モールドである。
【0028】次に動作について説明する。この実施例3
は、微小なタービン30の回転数(周波数)を発光素子
32と受光素子33を備えた光センサにより検出するも
のである。タービン30には、回転数を検出する機械的
なものなどの機構は直接取付けられていないので、流体
力以外の外力が加わらない。また、光学系のセンサで検
出するので電磁気等のノイズの影響を受けにくい。上記
微小なタービン30の外形を図6および図7に示す。タ
ービン30は微小なため、質量が小さく、慣性力も小さ
くなるので応答性も良くなり、外力からの衝撃に強くな
る。また、受圧面積が小さいことからタービンにかかる
荷重が小さくなるので、高噴射圧にも対応できる。マイ
クロ加工された微小なタービン30は外径1mm以下の
ため、燃料通路30の外径を拡大することなく設置で
き、また上記発光素子32と受光素子33の間隔を小さ
くできるので、発光素子32には低出力LEDを、受光
素子33には低感度のセンサを使用することができる。
は、微小なタービン30の回転数(周波数)を発光素子
32と受光素子33を備えた光センサにより検出するも
のである。タービン30には、回転数を検出する機械的
なものなどの機構は直接取付けられていないので、流体
力以外の外力が加わらない。また、光学系のセンサで検
出するので電磁気等のノイズの影響を受けにくい。上記
微小なタービン30の外形を図6および図7に示す。タ
ービン30は微小なため、質量が小さく、慣性力も小さ
くなるので応答性も良くなり、外力からの衝撃に強くな
る。また、受圧面積が小さいことからタービンにかかる
荷重が小さくなるので、高噴射圧にも対応できる。マイ
クロ加工された微小なタービン30は外径1mm以下の
ため、燃料通路30の外径を拡大することなく設置で
き、また上記発光素子32と受光素子33の間隔を小さ
くできるので、発光素子32には低出力LEDを、受光
素子33には低感度のセンサを使用することができる。
【0029】図8に示すように、ディーゼルエンジンの
燃料通路31内に流れる燃料とタービン30の一部が触
れるように設置してある場合、燃料の流れる方向を矢印
d−dとすると、タービン30は矢印e−e方向に回転
する。この時、図9に示すようにタービン30の流れる
燃料に触れていない部位に、発光手段と受光手段とを対
向配置してある。上記発光手段は、発光素子32と発光
素子32を発光させる発光装置34からなる。上記受光
手段は受光素子33からなり、上記受光素子33の出力
信号は演算装置35に入力される。上記発光素子32及
び、受光素子33は樹脂モールド36にて燃料通路31
に固定されている。例えば、発光素子32をLED等で
構成し、発光装置34をLEDのドライバ回路とすれ
ば、LEDの発光する光は、タービン30の翼30aに
遮られ、フォトトランジスタ等の受光素子33は翼30
aと翼30aの間のみ受光でき、受光素子33の受光信
号はパルス信号となる。演算手段である演算装置35
は、このパルス信号をカウントしてタービン30の回転
数、すなわち受光周波数を求め、燃料の噴射期間を計測
し、上記噴射期間中の非定常な流れである噴射率を計測
し、また、上記噴射率を積分することにより、噴射毎の
燃料の噴射量を計測する。
燃料通路31内に流れる燃料とタービン30の一部が触
れるように設置してある場合、燃料の流れる方向を矢印
d−dとすると、タービン30は矢印e−e方向に回転
する。この時、図9に示すようにタービン30の流れる
燃料に触れていない部位に、発光手段と受光手段とを対
向配置してある。上記発光手段は、発光素子32と発光
素子32を発光させる発光装置34からなる。上記受光
手段は受光素子33からなり、上記受光素子33の出力
信号は演算装置35に入力される。上記発光素子32及
び、受光素子33は樹脂モールド36にて燃料通路31
に固定されている。例えば、発光素子32をLED等で
構成し、発光装置34をLEDのドライバ回路とすれ
ば、LEDの発光する光は、タービン30の翼30aに
遮られ、フォトトランジスタ等の受光素子33は翼30
aと翼30aの間のみ受光でき、受光素子33の受光信
号はパルス信号となる。演算手段である演算装置35
は、このパルス信号をカウントしてタービン30の回転
数、すなわち受光周波数を求め、燃料の噴射期間を計測
し、上記噴射期間中の非定常な流れである噴射率を計測
し、また、上記噴射率を積分することにより、噴射毎の
燃料の噴射量を計測する。
【0030】上記の説明から、タービン30は微小なた
めに、流体の抵抗とならないので燃料噴射特性に影響を
与えない。また、慣性力が小さいので、応答性が良く、
噴射期間中の非定常な流れである噴射率の検出が可能と
なる。また、上記噴射率を積分することにより、噴射毎
の燃料噴射量が精度良く検出することができる。また、
光センサによりタービン回転数を検出することで、ター
ビン自体に流体力以外の外力が加わらないので、燃料噴
射特性に影響を与えることなく正確に流量を検出するこ
とができる。
めに、流体の抵抗とならないので燃料噴射特性に影響を
与えない。また、慣性力が小さいので、応答性が良く、
噴射期間中の非定常な流れである噴射率の検出が可能と
なる。また、上記噴射率を積分することにより、噴射毎
の燃料噴射量が精度良く検出することができる。また、
光センサによりタービン回転数を検出することで、ター
ビン自体に流体力以外の外力が加わらないので、燃料噴
射特性に影響を与えることなく正確に流量を検出するこ
とができる。
【0031】
【発明の効果】請求項1の発明によれば、被計量流体の
流路中に配置された羽根車の回転速度を検出することに
より流体の流量を求めるようにしたので、瞬間的な回転
速度を検出し、非定常流を計測することができる。
流路中に配置された羽根車の回転速度を検出することに
より流体の流量を求めるようにしたので、瞬間的な回転
速度を検出し、非定常流を計測することができる。
【0032】請求項2の発明によれば、回転している羽
根車の先端にレーザー又は超音波を送波する送波手段
と、上記羽根車から反射されるレーザー又は超音波を受
波する受波手段と、上記送波手段が送波する周波数に対
する上記受波手段が受波する周波数の高さを演算して求
め、この求めた値により上記羽根車の回転速度を検出す
るようにしたので、歯車の磨耗やバックラッシュなどの
影響を受けないようになり、羽根車式の流量計を超小型
化することができ、また、高速度流体の流量を検出する
ことができる。また、羽根車の瞬間的な回転速度を検出
し、非定常流を計測することができる。
根車の先端にレーザー又は超音波を送波する送波手段
と、上記羽根車から反射されるレーザー又は超音波を受
波する受波手段と、上記送波手段が送波する周波数に対
する上記受波手段が受波する周波数の高さを演算して求
め、この求めた値により上記羽根車の回転速度を検出す
るようにしたので、歯車の磨耗やバックラッシュなどの
影響を受けないようになり、羽根車式の流量計を超小型
化することができ、また、高速度流体の流量を検出する
ことができる。また、羽根車の瞬間的な回転速度を検出
し、非定常流を計測することができる。
【0033】請求項3の発明によれば、送波手段は、受
波手段として作動するように切替え可能で、受波手段
は、送波手段として作動するように切替え可能で、これ
等をデータ処理装置にて検出した流れ方向に基づき切替
えるようにし、かつ上記データ処理装置が送波手段が送
波する周波数に対する、上記受波手段が受波する周波数
の高さを演算するようにしたので、流れの方向により、
羽根車がどちらに回転しても回転速度を検出することが
できる。
波手段として作動するように切替え可能で、受波手段
は、送波手段として作動するように切替え可能で、これ
等をデータ処理装置にて検出した流れ方向に基づき切替
えるようにし、かつ上記データ処理装置が送波手段が送
波する周波数に対する、上記受波手段が受波する周波数
の高さを演算するようにしたので、流れの方向により、
羽根車がどちらに回転しても回転速度を検出することが
できる。
【0034】請求項4の発明によれば、送波手段が送波
する周波数に対する受波手段が受波する周波数の高さを
検出するデータ処理装置は、送波手段が送波する周波数
と受波手段が受波する周波数とを比較した値が、予め設
定された値よりも小さくなった場合に、流体の流れ方向
の検出方向を、逆方向に切替えるようにしたので、羽根
車の回転速度を検出するとともに、流体の流れ方向を検
出することができる。
する周波数に対する受波手段が受波する周波数の高さを
検出するデータ処理装置は、送波手段が送波する周波数
と受波手段が受波する周波数とを比較した値が、予め設
定された値よりも小さくなった場合に、流体の流れ方向
の検出方向を、逆方向に切替えるようにしたので、羽根
車の回転速度を検出するとともに、流体の流れ方向を検
出することができる。
【0035】請求項5の発明によれば、ディーゼルエン
ジンにおける燃料通路内にタービンを配置し、当該ター
ビンを介して発光手段と受光手段とを対向配置し、上記
受光手段の受光周波数に基づき、噴射率・噴射時間・噴
射量を計測するようにしたので、燃料の噴射特性に影響
を与えず正確に流量を検出することができる。また、流
量の変化について応答性が良くなり、噴射期間中の非定
常な流れである噴射率を検出することができる。また、
受圧面積を小さくでき、高噴射圧にも対応できる。ま
た、タービン質量を小さくすることにより、慣性力を小
さくし、外力からの衝撃に強くすることができる。ま
た、発光素子と受光素子との間隔を小さくすることで、
低出力の発光素子の使用を可能とし、低感度の受光素子
を使用可能とすることによりコストを低くすることがで
きる。また、タービン回転数の検出について光センサを
用いることにより、電磁気等のノイズの影響を受けない
ようにすることができる。
ジンにおける燃料通路内にタービンを配置し、当該ター
ビンを介して発光手段と受光手段とを対向配置し、上記
受光手段の受光周波数に基づき、噴射率・噴射時間・噴
射量を計測するようにしたので、燃料の噴射特性に影響
を与えず正確に流量を検出することができる。また、流
量の変化について応答性が良くなり、噴射期間中の非定
常な流れである噴射率を検出することができる。また、
受圧面積を小さくでき、高噴射圧にも対応できる。ま
た、タービン質量を小さくすることにより、慣性力を小
さくし、外力からの衝撃に強くすることができる。ま
た、発光素子と受光素子との間隔を小さくすることで、
低出力の発光素子の使用を可能とし、低感度の受光素子
を使用可能とすることによりコストを低くすることがで
きる。また、タービン回転数の検出について光センサを
用いることにより、電磁気等のノイズの影響を受けない
ようにすることができる。
【図1】 従来の羽根車式流量計を示す構成図である。
【図2】 実施例1を示す構成図である。
【図3】 実施例1を示す構成図である。
【図4】 実施例1の流量計の構成を示す構成図であ
る。
る。
【図5】 実施例2の流量計の構成を示す構成図であ
る。
る。
【図6】 実施例3のタービンを示す外形図である。
【図7】 実施例3のタービンを示す外形図である
【図8】 実施例3を示す構成図である。
【図9】 実施例3の流量計の構成を示す構成図であ
る。
る。
1,1a 羽根車 1b 流路 1c,軸 1d 羽根車1の先端 2,12 送波器 3,13 受波器 4,5,14,15 ケーブル 6 円管 7 入力器 8 出力器 9 データ処理装置 10 流量表示器 16 スイッチ 16a スイッチ16の接点 16b スイッチ16の接点 17 制御器 30 タービン 30a 翼 31 燃料通路 32 発光素子 33 受光素子 34 発光装置 35 演算装置 36 樹脂モールド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野崎 真哉 埼玉県東松山市箭弓町3丁目13番26号株式 会社ゼクセル東松山工場内 (72)発明者 小林 孝 埼玉県東松山市箭弓町3丁目13番26号株式 会社ゼクセル東松山工場内
Claims (5)
- 【請求項1】 被計量流体の流路中に配置された羽根車
の回転速度を検出することにより流体の流量を求めるこ
とを特徴とする流量計。 - 【請求項2】 上記回転している上記羽根車の先端にレ
ーザー又は超音波を送波する送波手段と、上記羽根車か
ら反射されるレーザー又は超音波を受波する受波手段
と、上記送波手段が送波する周波数に対する上記受波手
段が受波する周波数の高さを演算して求め、この求めた
値により上記羽根車の回転速度を検出するデータ処理装
置とを備えたことを特徴とする請求項第1項に記載の流
量計。 - 【請求項3】 送波手段は、受波手段として作動するよ
うに切替え可能で、受波手段は、送波手段として作動す
るように切替え可能で、これ等を上記データ処理装置に
て検出する流れ方向に基づき切替えるようにし、かつ上
記データ処理装置が送波手段が送波する周波数に対す
る、上記受波手段が受波する周波数の高さを演算するよ
うにしたことを特徴とする請求項第2項に記載の流量
計。 - 【請求項4】 送波手段が送波する周波数に対する受波
手段が受波する周波数の高さを演算して求め、この求め
た値により上記羽根車の回転速度を検出する流量計にお
いて、上記データ処理装置は、送波手段が送波する周波
数と受波手段が受波する周波数とを比較した値が、予め
設定された値より小さくなった場合に、流体の流れ方向
の検出方向を、逆方向に切替えることを特徴とする請求
項第2項に記載の流量計。 - 【請求項5】 ディーゼルエンジンにおける燃料通路内
にタービンを配置し、当該タービンを介して発光手段と
受光手段とを対向配置し、上記受光手段の受光周波数に
基づき、噴射率・噴射時間・噴射量を計測する演算手段
を備えたことを特徴とする流量計。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7010974A JPH08201129A (ja) | 1995-01-26 | 1995-01-26 | 流量計 |
KR1019960000985A KR100203754B1 (ko) | 1995-01-26 | 1996-01-18 | 유량계 |
US08/592,680 US5668327A (en) | 1995-01-26 | 1996-01-26 | Flowmeter having reversible transmitter and receiver |
DE19605285A DE19605285C1 (de) | 1995-01-26 | 1996-02-13 | Durchflußmesser |
GB9602885A GB2310285A (en) | 1995-01-26 | 1996-02-13 | Flowmeter |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7010974A JPH08201129A (ja) | 1995-01-26 | 1995-01-26 | 流量計 |
DE19605285A DE19605285C1 (de) | 1995-01-26 | 1996-02-13 | Durchflußmesser |
GB9602885A GB2310285A (en) | 1995-01-26 | 1996-02-13 | Flowmeter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08201129A true JPH08201129A (ja) | 1996-08-09 |
Family
ID=27215905
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7010974A Pending JPH08201129A (ja) | 1995-01-26 | 1995-01-26 | 流量計 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH08201129A (ja) |
DE (1) | DE19605285C1 (ja) |
GB (1) | GB2310285A (ja) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1999015860A1 (fr) * | 1997-09-25 | 1999-04-01 | Zexel Corporation | Debitmetre a turbine |
JP2014163747A (ja) * | 2013-02-22 | 2014-09-08 | Kawamoto Pump Mfg Co Ltd | 流量検出装置、流体供給装置 |
JP2015114234A (ja) * | 2013-12-12 | 2015-06-22 | 日東精工株式会社 | 容積式流量計 |
JP2015121429A (ja) * | 2013-12-20 | 2015-07-02 | 日東精工株式会社 | 回転体回転検出装置および流量信号検出装置 |
JP2015521746A (ja) * | 2012-07-02 | 2015-07-30 | ディグメサ アーゲー | 流量計 |
JP2017009343A (ja) * | 2015-06-18 | 2017-01-12 | 株式会社川本製作所 | 流量検出装置、及び、給水装置 |
CN109489750A (zh) * | 2019-01-02 | 2019-03-19 | 西安金指针电子技术有限公司 | 一种光电式水表 |
CN110893323A (zh) * | 2018-09-12 | 2020-03-20 | 台山市旺春达环保科技有限公司 | 一种滤芯组件检测设备 |
CN112578144A (zh) * | 2020-12-09 | 2021-03-30 | 中国辐射防护研究院 | 一种核用防护服动力送风装置的出口风速检测设备 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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