JPS63293418A - 液体の流量測定方法および装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、大気に開放している長いパイプ中を重力によ
り流れる廃水のごとき液体の流量を、パイプが液体で充
満されていない場合および充満されている場合の両方に
ついて測定する装置および方法に関する。特に本発明は
、下水パイプ中を流れる雨水排水の流量をマンホールの
ところで測定する装置および方法に関する。

〔従来の技術及びその問題点〕

−ｉに、下水パイプ中を流れる廃水の流量は、廃水の流
れの深さを測定し、次いで測定した深さを流量に変換す
ることによって測定されている。

流れの深さは、堰（せき）又は樋（とい）により測定さ
れることが多い。しかしながら、廃水が下水パイプ中を
過剰流量で流れている場合すなわち廃水パイプの頂壁ま
で廃水が充満していて僅かに加圧された状態で廃水が流
れている場合には、堰や樋による測定手段では充分満足
できる流量測定を行なうことはできない。かような場合
において、堰に修正を加えることは困難であり、各下水
パイプあるいはマンホールの形状に適するように作らな
ければならない。また、堰はその上流側に堆積が生じた
り異物が付着したりする。一方、ＰａｌｓｅｒＢｏｗｌ
ｕｓ形のベンチモリ樋のような樋では、上流側の流れの
深さが下水パイプの直径の７５％を超えると測定が不正
確になり、従って、一定流量以上の場合には流量測定が
できなくなる。別の問題点としては、２つのマンホール
の間に損失水頭（通常数分の１インチ程度）が測定され
ることがあり、このため成る種の排水渠の公式およびマ
ンニングの公式を用いて流量の見積りが行なわれるが、
この見積りは大ざっばな見積りに過ぎず、従って、この
方法では一方のマンホールだけでなく２つのマンホール
において流れの深さを測定する必要があり、測定作業に
要するコストも倍加してしまう。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、下水パイプ内を液体が充満状態および非充満
状態で流れる場合の双方について、液体の流量を測定す
る装置および方法を提供する。本発明によれば、管状ベ
ンチュリ形流量測定装置がパイプ内に配置され、装置を
貫通する端部開放ボアの長手方向軸線がパイプの長手方
向軸線に対して平行となるように配置される。ボアは、
ボアの上流側端部に隣接して軸線方向に内方にテーパし
た入口部分を備えており、該入口部分はボアの軸線に平
行な垂直平面内においてボアの下流側端部に向かうボア
の軸線方向に向って収斂しており、かつボアの軸線に到
達しない所で終端していて、ボアの下流側端部に開放し
ているのど部をボアに形成している。流量測定装置の外
周部には装置とパイプとの間に液体シールが形成されて
いて、装置より上流側のパイプ部分内の液体が装置のボ
アを通ってボアの下流側端部に向って流れるように制限
されている。パイプの上流側部分を充満する深さ以下の
深さで液体がパイプ内を流れるとき、パイプの上流側部
分の液体の静圧を測定して、非充満状態における液体の
流量を測定する。一方、パイプの上流側部分の横断面に
比べ、のど部の横断面は、液体の深さが増大したときに
パイプの上流側部分と実質的に同時にのど部が液体で充
満されるように構成している。従って、パイプの上流側
部分およびのど部の双方が充満されるとき、装置ののど
部およびパイプの上流側部分における液体の静圧を測定
して、この静圧と前記静圧との間の圧力差を測定するこ
とにより充満状態並びに非充満状態についてパイプを流
れる液体の流量を測定することができる。

のど部の底部は、それぞれの静圧測定を行なう前にレベ
ル出しされ、本発明の好ましい実施例においては、ボア
の長手方向軸線を横切るのど部の横断面は多角形をなし
ている。

本発明の流量測定装置は管状ベンチュリ形の流量測定装
置からなり、該装置は、装置を貫通する端部開放ボアの
長手方向軸線がパイプの長手方向軸線に対して実質的に
平行となるようにパイプ内に設置される。ボアは、ボア
の上流側端部に隣接して軸線方向に内方にテーパした入
口部分を備えており、該入口部分はボアの軸線に平行な
垂直平面内でボアの下流側端部に向ってボアの軸線方向
に収斂しており、かつボアの軸線に到達しない所で終端
していて、ボアにはボアの下流側端部に開口しているの
ど部が形成されている。更に、装置の外周部には、装置
とパイプとの間に液体シールを形成するための手段が設
けてあり、装置より上流側のパイプ部分内の液体が装置
のボアを通ってボアの下流側端部に向って流れるように
制限される。液体がパイプの上流側部分を充満する深さ
以下の深さでパイプ内を流れるとき、パイプの”上流側
部分を流れる液体の静圧を測定する第１の手段が設けて
あって、非充満状態でパイプ内を流れる液体の流量を測
定するように構成されている。一方、パイプの上流側部
分の横断面に比べ、のど部の横断面は、液体の深さが増
大したときにパイプの上流側部分と実質的に同時にのど
部が液体で充満されるように構成されている。パイプの
上流側部分およびのど部が充満されたとき、のど部およ
びパイプの上流側部分における液体の静圧を測定する第
２の手段が設けてあり、この静圧を前記第１の手段で測
定した静圧との間の圧力差を測定することにより充満状
態並びに非充満状態についてパイプ内を流れる液体の流
量を測定することができる。

本発明の好ましい実施例の多くの場合において、装置の
ボアの軸線方向に内方にテーバした入口部分は、頂部、
底部および両側部を有し、これらはボアの下流側軸線方
向に向ってボアの軸線の内方にテーバしている。更に成
る実施例にお、いては、ボアの軸線方向内方にテーパし
た入口部分の壁が、ボアの軸線を通る垂直平面内にある
截頭円錐状の断面を有する。

本発明の好ましい実施例の成るものにおいては、ボアが
、ボアの下流側端部に隣接して軸線方向に沿って外方に
テーパした出口部分を備えており、該出口部分はボアの
下流側の軸線方向に向って軸線から拡開している。更に
、成る実施例においては、ボアの軸線方向に沿って外方
にテーバした出口部分が、ボアの軸線を通る垂直平面内
において截頭円錐状の断面を有する。

本発明の好ましい実施例の成るものにおいては、第１の
圧力測定手段が圧力センサを備えており、該圧力センサ
はボアの上流側端部に隣接して装置に配置されている。

好ましくはこの圧力センサはボアの上流側端部の底部に
隣接して配置されている。更に成る実施例においては、
第２の圧力測定装置が圧力センサを備えており、該圧力
センサはボアののど部、好ましくはのど部の頂部に隣接
して配置されている。

好ましくは、本発明の流量測定装置は、装置の一側をパ
イプ内でレベル出しする手段を備えており、このレベル
出しは好ましくは装置のボアののど部の底部で行なうの
がよい。また、のど部は、ボアの長手方向軸線を横切っ
て多角形の横断面形状をなすものとするのがよい。

パイプと装置がそれぞれの長手方向軸線を横切る円筒状
の横断面形状を有する場合には、シール形成手段として
膨張自在のチューブを設け、該チューブを装置とチュー
ブとの間で装置の周囲に配置することができる。好まし
くはこの膨張自在のチューブを、装置から外周部に形成
した環状溝内に座着させるのがよい。

装置は、装置の外周部とボアとの間を中空体構造又は中
実体構造にすることができる。

本発明の殆んどの好ましい実施例において、のど部およ
びパイプの上流側部分における液体の圧力から、充満状
態および非充満状態の流量を測定する手段が設けられて
いる。

下水パイプにマンホールを設ける場合には、流量測定装
置は、液体がマンホールに流入するパイプ部分に挿入さ
れる。

本発明の好ましい実施例の１グループにおいては、流量
測定装置が円筒状部材を備えており、該円筒状部材は実
質的に同じ高さに配置された両端部と、入口部分および
のど部を備えた管状のベンチュリ形装置を形成する内面
とを有している。流量測定装置はまた、円筒状部材の周
囲に設けられかつ円筒状部材がパイプに対し実質的に同
心状に挿入されたときに円筒状部材とパイプの内面との
間に液密連結を確立する手段を備えており、該手段によ
り、円筒状部材より上流側のパイプ部分内の液体がベン
チュリ形装置の入口部分およびのど部を通って流れるよ
うに制限される。更に、管状ベンチュリ形装置ののど部
の頂部における液体の圧力を検出する手段および管状ベ
ンチュリ形装置の入口部分の底部における液体の圧力を
検出する手段が設けられている。

これらの特徴は、本発明の好ましい実施例を示す添付図
面を参照することにより、一層明瞭に理解することがで
きるであろう。これらの図面には、ポータプル形の管状
ベンチュリ形流量測定装置が示してあり、該装置はマン
ホールに連結されるパイプ内を流れる液体の流量を測定
すべく円筒状の下水パイプ内に設置されるようになって
いる。

〔実施例〕

図示のように、本発明のポータプル形流量測定装Ｗ２は
円筒状のボディ４を備えていて、マンホールｌＯから下
水パイプ８の入口部分６内に直径方向に摺り込ませて挿
入されるようになっている。

必要ならば、或は所望ならば、ボディ４は２つ以上の長
い部分に細分化して、マンホール１０から下水パイプ８
内へのボディ４の挿入が容易に行なえるようにしてもよ
い。しかしながら、いかなる場合でも流量測定装置２の
中央部分の外周面には膨張可能なカラー１４を受は入れ
るための環状溝１２を設けおき、カラー１４により装置
２をパイプ８内に固定しかつシールするように構成する
。

カラー１４は装置２をパイプ８内に挿入する前に環状溝
１２に取付けられ、かつ、長いバルブステム１６および
パルプ１５を備えていて、これらを通してマンホール１
０からカラー１４内にガスを送り込み、カラー１４を膨
張させるようになっている。

管状のベンチュリ形流量測定装置として、該装置２は端
部が開放したボア１８を備えていて、該ボア１８の長手
方向軸線は装置自体の軸線と一致している。このため、
装置２をパイプ８内に装着したとき、ボア１８の軸線は
パイプ８の軸線２０と実質的に平行となる。また、ボア
１８は上流側端部２４に隣接して軸線方向内方にテーパ
した入口部分２２を有し、該入口部分２２は下流の方向
に向ってボアの軸線方向に細まっている。更に、ボア１
８．は該ボアの下流側端部２８に隣接して軸線方向外方
にテーパした出口部分２６を有し、該出口部分２６は下
流方向に向ってボアの軸線から離れる方向に広がってい
る。入口部分２２および出口部分２６は、ボア１８の軸
線のところで多角形断面をもつのど部３０により相互に
連結されている。後述のように、のど部３０の横断面は
、流量測定装置２から上流側の下水パイプ８の横断面に
対して、装置２およびパイプ８の軸線を横切るように構
成されていて、パイプ８内の液体の深さが大きくなると
、パイプの上流側部分と同時にのど部３０が液体で充満
されるようになっている。

しかしながら、さしあたり、のど部３０は矩形であれば
充分であることを指摘しておく。実際にはのど部３０は
横断面が正方形であり、これに対しボア１８の入口部分
２２および出口部分２６は、これらの両側において垂直
な弦３４により切断さ糺た截頭円錐体３２を形成してい
る（第３図）。

弦３４は平らでありかつ流量測定装置２の上流側端部２
４および下流側端部２８の手前で終っており、第３図の
端面図から下流側端部（出口側端部）２８が円筒状とな
っていることが直ぐ理解できよう。これに対し、出口部
分２６の平らな側壁３４および一部が円錐状をなす頂壁
および底壁３４は下流側端部２８の後方に位でしている
。

更に第１図〜第３図に示すように、本発明の流量測定装
置２には、該装置２の下流側すなわち出口側端部２８の
頂部にベンチ３６が設けてあり、該ベンチ３６の頂部に
はレベルインジケータ３８が取付けられている。このレ
ベルインジケータ３８は、レベル状態を表示する十字線
を備えたバブルレベル形のインジケータであるのが良い
。ベンチ３６およびインジケータ３８はのど部３０の頂
部４０および／又は底部４２と平行に取付けられていて
、インジケータ３８を流量測定作業のため、のど部３０
のレベル測定に用いることができるようになっている。

更に本発明の流量測定装置２には、入口部分２２の下側
でかつ円錐状壁面の下方に圧力センサ４４が取付けられ
ており、また、のど部３０の頂部表面又は頂部表面近く
には第２の圧力センサ４６が取付けられている。これら
の圧力センサ４４．４６として、ピエゾメータ又は圧電
形圧カドランスジューサを採用することができる。

圧力センサ４４は、液体が下水パイプ８の上流側部分を
充満する深さよりも低い深さで流れるときに、パイプ８
の上流側部分を流れる液体の静圧を測定するのに用いら
れ、パイプ８が液体で°充満されていない状態の流量を
流量測定装置２により測定できるようにしたものである
。圧力センサ４６は、測定２ののど部３０における液体
の静圧を測定するのに用いられ、パイプ８が液体で充満
されている状態の流量を流量測定装置２により測定でき
るようにしたものである。一般にこれは、パイプ８の上
流側部分の圧力と装置２ののど部３０の圧力との間の圧
力差を測定することにより行なわれる。

この目的のため、マンホール１０の壁には信号コンバー
タ４８が取付けられていて、該信号コンバータ４８と再
圧カセンサ４４．４６との間に延在する２本のリードｖ
Ａ５Ｑを介して再圧カセンサ４４．４６からの圧力信号
を入力するようになっている。信号コンバータ４８は圧
力信号を流量に変換し、変換された流量は信号コンバー
タ４８内の電子メモリ　（図示せず）に記憶される。ま
た信号コンバータ４８は、圧力信号の差を変換して、パ
イプ８内の液体の充満状態および非充満状態の両方につ
いての流量を測定しかつ記憶する。

信号コンバータ４８は慣用的な気泡管形のもの、すなわ
ち液体中に浸漬されたチューブ（図示せず）の一端から
ガス泡が放出されるように構成した機構を採用すること
ができる。所定の気泡量を維持するのに必要な圧力は、
ベローズ（図示せず）又は他の同様な機構を用いて測定
される。圧力はチューブの一端の漫清深さに比例し、２
つの圧力間の圧力差は、ベローズのダイヤフラム（図示
せず）の各側に１つの圧力が作用したときのダイヤフラ
ムの変位を測定することによって測定される。もちろん
、のど部３０が液体で充満される迄は、のど部３０の頂
部における静圧は大気圧に等しい。

流量のデータは、インクペンおよびペーパーチャート（
図示せず）あるいはスタイラスおよび感圧チャート（図
示せず）によってコンバータに記録される。

別の例では、信号コンバータ４８として慣用的な電子機
構例えば圧力に比例する電気信号を発生するように構成
された圧電機構（図示せず）を採用することができる。

更に、ディジタル集積回路機構（図示せず）を用いこれ
を以下のようにプログラムしてもよい。すなわち、流量
測定装置２の入口部分２２における静圧および／又は装
置２の前後の圧力差から、流量を間欠的に計算しかつこ
れを電子メモリに記憶させる。

使用に際し本発明の流量測定装置２を下水パイプ８の入
口部分６の開放端内に挿入し、第１図に示すように設置
する。同時に装置２のボディ４を回転してレベルインジ
ケータ３８を装置の頂部に位置決めし、該レベルインジ
ケータ３８を用いて装置２のレベル出しを行なう。次い
でバルブ１５を加圧ガス源（図示せず）に連結してガス
を膨張可能なカラー１４内に導入し、該カラー１４を装
置２のボディ４とパイプ８の入口部分６の内面との間で
膨張させる。カラー１４が膨張すると、該カラー１４に
よって装置２が所定位置に固定されかつ装置２とパイプ
８との間に液体密封シールが形成される。その後、圧力
センサ４４．４６と信号コンバータ４８との間にリード
線５０を接続して、信号コンバータ４８をマンホール１
０の内壁に取付ければ、信号コンバータ４８に圧力信号
を入力させることができ、これにより、パイプ８内を液
体が充満している場合および充満していない場合の双方
についてパイプ８内を流れる液体の流量を測定すること
ができる。

第５図〜第１０図は、下水パイプ８が大気に開放してい
て、下水パイプ８内の液体５１が重力の作用により流れ
る状態を示すものである。液体５１は通常第５図に示す
ように、オープンチャンネル（開きよ）流れ状態すなわ
ちパイプ８が液体５１で充満されていない状態で流れる
。しかしながら、下流側のパイプが詰ったりあるいは上
流側のパイプを通る液体が異常に増量すると、パイプは
液体で充満される。過去においては、液体がオープンチ
ャンネル流れの状態で流れているときにはベンチュリ形
装置４２を用いて流量を測定することが可能であった。

しかしながら、ベンチュリ形装置の上流側のパイプが液
体で充満される程度まで、流れの深さが増大した場合に
は、もはや流量を正確に測定することは不可能であった
。”従って、液体が増量した場合には、ベンチュリ形装
置では流量を正確に測定することはできなかった。

最終的にはパイプは、パイプ内の上流側の液体レベルが
パイプの頂部を超えるようになるまで過大に充満される
。この状態においては、ベンチュリ形装置は、ベンチュ
リチューブ形の圧力差発生装置として流量を測定するの
に用いることができる。

しかしながら、（１）ベンチュリ形装置がベンチモリ樋
として機能する程度の流量のときと、（２）ベンチュリ
形装置がベンチュリチューブとして機能する程度にパイ
プが過充満されるときとの間の過渡的段階においては、
ベンチュリ形装置ではもはや流量測定が不可能になる。

本発明によれば、もしものど部３０の寸法が、（１）オ
ープンチャンネル流れ時において液体の（びれすなわち
「ネックダウン」が生じかつ（２）パイプの上流側が液
体で充満されたときには液体の「ネックダウン」がゼロ
となるように構成されていれば、過渡的段階を含むすべ
ての場合に流量測定を行なうことができる。この点を説
明すると、下水パイプ８等にベンチュリ形流量測定装置
４２が設けられているときには、該装置４２は流れ５２
がオープンチャンネル流れである限り樋として作動する
。すなわち、流れ５２が装置ののど部５６に到達すると
きには、第５図に番号５４で示すように、流れ５２が下
降すなわち「ネックダウン」し、計算可能な深さとなる
。この深さを「臨界深さ」という。装置が樋として作動
することにより、パ・　イブ内の流量測定が可能となる
。なぜならば、流れの上流側の深さと流れ自体の流量と
の間には一定の関係があるからである。しかしながら、
パイプの上流側部分の流れの深さが増大してもベンチエ
リ形測定装置ののど部５６における「ネックダウン」流
れがこれに応じて増大することはなく、のど部５６が「
ネックダウン」流れ５４を維持し続ける間にパイプの上
流側部分が液体５１で充満される箇所が生じる。すなわ
ちこの箇所は、第６図に示すように「ネックダウン」流
れの上方にエアギャップを伴った流れとなるのである。

かような状態すなわちパイプの上流側部分が液体で充満
された状態では、パイプの上流側部分における流れの深
さを監視することはもはや不可能となり、従って、パイ
プを通る流量の測定も不可能となる。

一方、この時点ではのど部５６が液体で充満されていな
いため、流量測定装置をベンチュリチューブ形の圧力差
発生装置として用いることはできない。実際、パイプの
上流側の液体レベルがパイプの頂部より高くなってパイ
プが液体で過充満されるようにのど部５６が液体で強制
的に充満されるまでは、流量測定装置をベンチュリチュ
ーブ形の圧力発生装置として用いることはできない（第
７図）。この過渡的段階すなわち流量測定装置がもはや
ベンチモリ樋として作用せずかつ装置がベンチュリチュ
ーブとして機能するところまでパイプが過充満されない
状態はかなりの長時間に亘って存在することがある。

第８図〜第１０図およびこれらの図面中に示した本発明
の装置４０′、４２′について説明すると、パイプのそ
れぞれの長手方向軸線を横切るパイプの上流側部分の横
断面に比べ、のど部３０の横断面の寸法は、のど部３０
がパイプの上流側部分と実質的に同時に液体で充満され
るように構成されている。すなわち、のど部３０を通る
流れ、５４は、パイプの上流側部分における液体がパイ
プの頂部に到達するときに流れ５４にもはや「ネックダ
ウン」が生じないように制御される。換言すれば、パイ
プの上流側部分が液体で充満されるとき、「ネックダウ
ン」効果５４はゼロとなる。

この方法においては、のど部３０の静圧の読取りおよび
パイプ８の上流側部分の静圧の読取りは、パイプを通る
流れの真の読取りを与えることになる。なぜならば、２
つの静圧の間の圧力差を、この過渡状態における流量測
定に用いることができるからである。

もちろん、従来技術による流量測定装置のように、オー
プンチャンネル流れ状態（第８図）におけるパイプの上
流側部分の静圧を読取ることができるし、過充満の流れ
状態（第１０図）におけるのど部およびパイプの上流側
部分の静圧の読取りをも続行することができる。これに
より、オープンチャンネル流れ、過渡的状態の流れある
いは過充満状態の流れのすべての状態における流量を測
定することができる。

しかしながら、この方法によりのど部３０を通る液体の
流れを制御するためには、第１図〜第４図に示すように
のど部３０に向って内方にテーパする入口部分２２を設
けることが必要であり、かつ、この入口部分２２は、ボ
ア１８の軸線に平行な垂直平面内でボアの下流側端部２
８に向かう軸線方向に沿って、ボアの軸線に向って細ま
るように構成されていなければならない。入口部分２２
がこのように細まっている場合においてのみ、パイプ８
の上流側部分が液体で充満されたときに「ネックダウン
」効果がゼロとなるように、のど部３０の横断面寸法を
定めることができる。入口部分２２の両側又は一方の側
を収縮させておくことができるが、その場合でもボアの
軸線に平行な垂直平面内で入口部分２２を収縮させなく
てはならない。

下水パイプ８の直径および該パイプ内を流れる液体の流
量範囲が与えられた場合、のど部３０の横断面は、次の
公式を用いて実験的に算出される。

上式において、Ｑｃはオープンチャンネル流れ状態での
のど部における流量、ａはのど部における流れの横断面
積（従って、のど部が液体で充満された場合にはのど部
自体の横断面積）、Ｔはのど部における流れの頂部の幅
（従って、のど部が液体で充満された場合には流れの頂
部におけるのど部の幅）、ｇは重力の加速度である。ま
た、Ｄ。

はパイプの上流側部分における流れの°深さ、ｖ２はの
ど部における流れの平均速度、Ｚはのど部の底部がパイ
プの底部以上に隆起されている高さくすなわち、敷居高
さ）、Ｄｅはのど部における流れの深さ、ｈＬはパイプ
の上流側部分とのど部との間の損失水頭である。

一般に、損失水頭は、パイプの上流側部分とのど部との
間の運動エネルギ（速度水頭）の５〜１０％である。こ
の損失水頭は実用上きわめて少量の値であり、従って簡
単化するため以下に述べる例では損失水頭を無視しであ
る。

上記公式の適用を説明するため、パイプの直径が８イン
チ（約２０．３ｃｍ）、流量測定装置自体の壁厚が０．
２５インチ（約６．４ｍｍ）、この壁厚のため流量測定
装置の口部のパイプの有効直径が７．５インチ（約１９
．０ｃｍ）であると仮定し、更に、装置ののど部が矩形
であることおよびこののど部の幅が４インチ（約１０．
２ｃｍ）、敷居高さが１．７５インチ（約４．４ｃｍ）
であると仮定すれば、かようなのど部については、 Ｑｃ＝ゾｇ　　Ｘ’ｌ’Ｘ［）。　、および２ｇ となる。

従来の経験的な方法に従えば、ＤＣは４インチ（約１０
．２ｃｍ）すなわち０．３３３フイート（約１０．２ｃ
ｍ）であるから、 八　　　リ ！ｔ　　　　　Ｏつ ロ　　ロ （Ｖ）　　　”５　　　ｍ　　　＋−１０■　　−− ””　　　ｊ’＋　　　−− ｘ　　へ　　ｄ　　ｄ の　　０　　１１＋ （１”１　　　Ｆ−１（”ｌ　　　ｃｌ：Ｉの　　≦　
　ｃｆ５　　　寸 ロ　リー ＩＩ　　　　ＩＩ　　　　ＩＩ　　　　ＩＩＣｊＯ−ロ となる。

同様に、パイプの有効直径Ｄ＋を０．６２５フイート（
約１９．（１５ｃｍ）であるとすると、０．６２５（イ
ンチ）＝０．３３３＋０．１４６＋０、１６７−０．２
２　＝　０．６２４となる。

かくして、０．２５インチ（約６．４　ｍｍ　）の壁厚
をもつ流量測定装置を８インチ（約２０．３ｃｍ）のパ
イプに挿入し、４平方インチ（約２５．８ｃＪ１）の横
断面積をもつのど部を装置の中央に配置した場合には、
パイプの上流側部分内で液体の深さが増大したときに、
該上流側部分と実質的に同時にのど部が液体で充満され
ることになる。

上記式は他の形状ののど部についても同等に適用するこ
とができる。のど部の形状を長方形にする場合には、横
断面形状を縦長の長方形にすることができるが、この場
合には下水管の直径が小さいときに詰まりが生じるおそ
れがある。これに対し、下水管の直径が大きな場合には
、パイプの上流側部分とのど部とを同時に液体で充満さ
せる上で、横断面形状を縦長の長方形とすることは最も
有効である。

のど部は、必らずしも矩形又は多角形にする必要はなく
、例えば第８図〜第１０図に示すように、パイプ自体の
両側に凸状部分を設けることにより形成することができ
る。

同様に、流量測定装置のボディ４を必らずしも中実体で
作る必要はなく、ボディ４の円筒状外壁とボア１８との
間を中空にしてもよい。また、ボディ４を中空体で作る
場合に、所望ならば、ボディ４の円筒状外壁に孔（図示
せず）を穿けておき、流量測定装置内から空気および液
体が逃散できるように構成することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による流量測定装置をパイプの上流側
部分すなわち入口側部分に設置したところを示す。マン
ホールおよびパイプの一部を断面した斜視図である。 第２図は、パイプの長手方向軸線に沿って本発明の流量
測定装置を断面した縦断面図である。 第３図は、マンホールの側から見た本発明の流量測定装
置の端面図である。 第４図は、第２図の４−４　ｖＡに沿う本発明の流量測
定装置の横断面図である。 第５図は、パイプ内の液体が非充満状態すなわちオープ
ンチャンネル流れ状態で流れているところを示す従来の
流量測定装置の概略図である。 第６図は、パイプの頂部まで液体が充満しているところ
を示す第５図と同様な概略図である。 第７図は、パイプが液体で過充満されているところを示
す第５図と同様な概略図である。 第８図は、第５図と同様に液体がオープンチャンネル流
れ状態で流れている場合の本発明の流量測定装置の作動
を示す概略図である。 第９図は、第６図と同様に液体がパイプの頂部に到達し
て流れている場合の本発明の流量測定装置の作動を示す
概略図である。 第１０図は、第７図と同様にパイプが液体で過充満され
ている場合の本発明の流量測定装置の作動を示す概略図
である。 ２・・・流量測定装置、４・・・ボディ、８・・・下水
パイプ、１０・・・マンホール、１４・・・カラー、２
２・・・流量測定装置の入口部分、２６・・・流量測定
装置の出口部分、３ｏ・・・のど部、４４．４６・・・
圧力センサ。

Claims (23)

【特許請求の範囲】
1. （１）大気に開放している細長いパイプ内を重力の作用
   により流れている液体の流量を、パイプが液体で充満さ
   れていない場合および充満されている場合の双方につい
   て測定する方法において、管状のベンチュリ形流量測定
   装置を貫通した開口ボアの長手方向軸線がパイプの長手
   方向軸線と実質的に平行となるように、前記流量測定装
   置をパイプ内に設置し、 前記ボアが、該ボアの上流側端部に隣接して軸線方向内
   方にテーパしている入口部分を有し、該入口部分は、ボ
   アの下流側端部に向ってボアの軸線に平行な垂直平面内
   でボアの軸線方向に向って細まっており、かつ、ボアの
   下流側端部に開口しているのど部をボアに形成するよう
   にボアの軸線の手前で終っており、 流量測定装置の上流側のパイプ部分内の液体が流量測定
   装置のボアを通ってボアの下流側端部に向って流れるよ
   うにするために、流量測定装置の外周部のところに流量
   測定装置とパイプとの間に液体シールを形成し、 パイプの上流側部分を充満させる深さ以下の深さで液体
   がパイプ内を流れるときにパイプの上流側部分内の液体
   の静圧を測定して非充満状態でパイプ内を流れる液体の
   流量を測定し、パイプのそれぞれの軸線を横切るパイプ
   の上流側部分の横断面に対してのど部の横断面を、パイ
   プの上流側部分を流れる液体の深さが増大したときにパ
   イプの上流側部分が液体で充満されるのと同時にのど部
   が充満されるように構成し、 パイプの上流側部分とのど部とが液体で充満されたとき
   に、のど部とパイプの上流一部分における液体の静圧を
   測定して、２つの静圧の圧力差により充満状態および非
   充満状態におけるパイプ内の液体の流量を測定すること
   を特徴とする液体の流量測定方法。
2. （２）前記それぞれの静圧測定を行なう前に、流量測定
   装置ののど部の底部のレベル出しを行なうことを特徴と
   する特許請求の範囲第（１）項に記載の液体の流量測定
   方法。
3. （３）前記のど部が、流量測定装置のボアの長手方向軸
   線を横切る多角形の横断面を有することを特徴とする特
   許請求の範囲第（１）項に記載の液体の流量測定方法。
4. （４）大気に開放されておりかつ液体が重力により流れ
   るように構成された細長いパイプと、 流量測定装置を通る開口ボアの長手方向軸線がパイプの
   長手方向軸線に対し実質的に平行になるようにパイプ内
   に配置された管状のベンチュリ形流量測定装置とを有し
   、 前記ボアが、該ボアの上流側端部に隣接して軸線方向内
   方にテーパした入口部分を備えており、該入口部分は、
   ボアの下流側端部に向ってボアの軸線に平行な垂直平面
   内でボアの軸線に向って細まっておりかつ、ボアの下流
   側端部に開口するのど部をボアに形成するようにボアの
   軸線の手前で終っており、 流量測定装置の上流側のパイプ部分内の液体が流量測定
   装置のボアを通ってボアの下流側端部に向って流れるよ
   うにするため、流量測定装置の外周部において流量測定
   装置とパイプとの間に液体シールを形成する手段と、 パイプの上流側部分を充満させる深さ以下の深さで液体
   がパイプ内を流れるときにパイプの上流側部分内の液体
   の静圧を測定して非充満状態でパイプ内を流れる液体の
   流量を測定するための第１の測定手段と、 パイプのそれぞれの軸線を横切るパイプの横断面に対し
   てのど部の横断面を、パイプの上流側部分を流れる流体
   の深さが増大したときにパイプの上流側部分が液体で充
   満されるのと同時にのど部が充満されるように構成する
   手段と、パイプの上流側部分とのど部とが液体で充満さ
   れたときに、のど部とパイプの上流側部分における液体
   の静圧を測定して、２つの静圧の圧力差により充満状態
   および非充満状態におけるパイプ内の液体の流量を測定
   する第２の測定手段と、 を有することを特徴とする液体の流量測定装置。
5. （５）前記流量測定装置のボアの軸線方向内方にテーパ
   した入口部分が頂部、底部および両側部を備えており、
   これらはボアの下流側軸線方向に向かうボアの軸線に沿
   って内方にテーパしていることを特徴とする特許請求の
   範囲第（４）項に記載の液体の流量測定装置。
6. （６）前記ボアの軸線方向内方にテーパした入口部分の
   壁は、ボアの軸線を通る垂直平面内での断面形状が截頭
   円錐状をなすことを特徴とする特許請求の範囲第（４）
   項に記載の液体の流量測定装置。
7. （７）前記ボアが、ボアの下流側端部に隣接して、軸線
   方向外方にテーパしている出口部分を備えており、該出
   口部分が下流側の軸線方向に向ってボアの軸線から広が
   っていることを特徴とする特許請求の範囲第（４）項に
   記載の液体の流量測定装置。
8. （８）前記ボアの軸線方向に沿って外方にテーパ出口部
   分は、ボアの軸線を通る垂直平面内での断面形状が截頭
   円錐状をなすことを特徴とする特許請求の範囲第（７）
   項に記載の液体の流量測定装置。
9. （９）前記第１の測定手段が、ボアの上流側端部に隣接
   して流量測定装置に配置された圧力センサであることを
   特徴とする特許請求の範囲第（４）項に記載の液体の流
   量測定装置。
10. （１０）前記圧力センサがボアの上流側端部の底部に隣
    接して配置されていることを特徴とする特許請求の範囲
    第（９）項に記載の液体の流量測定装置。
11. （１１）前記第２の測定手段が、ボアののど部に隣接し
    て流量測定装置に配置された圧力センサであることを特
    徴とする特許請求の範囲第（４）項に記載の液体の流量
    測定装置。
12. （１２）前記圧力センサがのど部の頂部に隣接して配置
    されていることを特徴とする特許請求の範囲第（１１）
    項に記載の液体の流量測定装置。
13. （１３）前記パイプ内で流量測定装置の一側のレベル出
    しを行なう手段を備えていることを特徴とする特許請求
    の範囲第（４）項に記載の液体の流量測定装置。
14. （１４）前記レベル出し手段が、流量測定装置のボアの
    のど部の底部のレベル出しを行なうべく作動することを
    特徴とする特許請求の範囲第（１３）項に記載の液体の
    流量測定装置。
15. （１５）前記のど部が、ボアの長手方向軸線を横切る多
    角形の横断面形状を有することを特徴とする特許請求の
    範囲第（４）項に記載の液体の流量測定装置。
16. （１６）前記パイプおよび流量測定装置が、それぞれの
    長手方向軸線を横切る円筒状の横断面形状を有し、前記
    シール形成手段が流量測定装置とパイプとの間で流量測
    定装置の周囲に配置された膨張自在なチューブであるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第（４）項に記載の液体
    の流量測定装置。
17. （１７）前記膨張性チューブは、流量測定装置の外周部
    に形成された環状溝内に座着されていることを特徴とす
    る特許請求の範囲第（１６）項に記載の液体の流量測定
    装置。
18. （１８）前記パイプにはマンホールが設けてあり、液体
    がマンホールに流入するパイプ部分に流量測定装置が挿
    入されていることを特徴とする特許請求の範囲第（４）
    項に記載の液体の流量測定装置。
19. （１９）前記パイプののど部および上流側部分における
    液体の圧力から、充満状態および非充満状態でのパイプ
    を流れる液体の流量を測定する手段を備えていることを
    特徴とする特許請求の範囲第（４）項に記載の液体の流
    量測定装置。
20. （２０）大気に開放している細長いパイプ内を重力の作
    用により流れる液体の流量を、パイプが液体で充満され
    ていない場合および充満されている場合の双方について
    測定する装置において、実質的に同じ高さに配置された
    両端部と、入口部分およびのど部を備えた管状のベンチ
    ュリ形流量測定装置を形成する内面とを有する円筒状部
    材と、 該円筒状部材の周囲に配置されておりかつ円筒状部材が
    パイプ内に実質的に同心状に挿入されたときに円筒状部
    材とパイプの内壁との間に液密連結を形成すべく作動す
    る手段であって、円筒状部材の上流側のパイプ部分内の
    液体が前記ベンチュリ形装置の入口部分およびのど部を
    通って流れるように制限する手段と、 前記管状のベンチュリ形装置ののど部の頂部における液
    体の圧力を検出する手段と、 前記管状のベンチュリ形装置の入口部分の底部分におけ
    る液体の圧力を検出する手段とを有することを特徴とす
    る液体の流量測定装置。
21. （２１）前記液密連結形成手段が、円筒状部材の外周に
    形成した環状溝内に座着した膨張性チューブであること
    を特徴とする特許請求の範囲第（２０）項に記載の液体
    の流量測定装置。
22. （２２）両端部の開口した円筒状部材を有し、該円筒状
    部材の外周面の少くとも一部は、下水マンホールへの入
    口パイプ内に嵌入できる形状になっており、入口部分と
    のど部分と出口部分とを備えた単一の管状ベンチュリ形
    部材であって、前記円筒状部材の開口端部を通って流れ
    るすべての液体が管状ベンチュリ形部材を通るように前
    記円筒状部材に取付けられた管状ベンチュリ形部材と、
    前記円筒状部材を該円筒状部材に取付けられた前記入口
    パイプ内に固定して入口パイプの内面と円筒状部材の外
    面の環状部分との間にシールを形成する手段と、前記管
    状ベンチュリ形部材の入口部分の底部分に取付けられて
    いて該部分内の液体の圧力を検出する手段と、前記のど
    部の頂部に取付けられていて該部分内の液体の圧力を検
    出する手段と、各圧力検出手段に取付けられていて圧力
    検出手段からの圧力信号を伝達するための伝達手段と、
    該伝達手段に取付けられていて前記圧力信号を流量に変
    換しかつ流量データを記憶する手段とを有することを特
    徴とする液体の流量測定装置。
23. （２３）液体を充満した状態又は非充満状態で流すべく
    下水マンホールに連結された実質的に円筒状の入口パイ
    プ内を流れる液体の流量測定装置において、円筒状部材
    を有し、該円筒状部材の内面には入口部分とのど部分と
    を備えた管状ベンチュリ形部材が形成されており、前記
    円筒状部材の外面は実質的に円筒状をなす入口パイプ内
    に嵌入できる寸法になっており、前記円筒状部材を前記
    入口パイプ内に固定して円筒状部材の外面と入口パイプ
    の内面との間に密封連結を形成する手段と、前記管状ベ
    ンチュリ形部材の入口部分の底部分に取付けられていて
    該部分内の液体の圧力を検出する手段と、前記ベンチュ
    リ形部材ののど部の頂部に取付けられていて該部分内の
    液体の圧力を検出する手段と、各圧力検出手段に取付け
    られていて圧力検出手段からの圧力信号を伝達するため
    の伝達手段と、該伝達手段に取付けられていて前記圧力
    信号を流量に変換しかつ流量データを記憶する手段とを
    有することを特徴とする液体の流量測定装置。