WO2004034066A1

WO2004034066A1 - 流向流速計

Info

Publication number: WO2004034066A1
Application number: PCT/JP2003/012597
Authority: WO
Inventors: Kazuyoshi Kashiwabara; Kenichi Suzuki
Original assignee: Fuji Tecom Inc.
Priority date: 2002-10-08
Filing date: 2003-10-01
Publication date: 2004-04-22
Also published as: AU2003268722A1; JP2004132729A

Abstract

複数枚のプロペラを有する翼車を備えた流体計測用のセンサ部と、流体が通過する配管と気密に接続するためのカップリング部と、センサ部で計測した結果を演算し表示する演算表示部とを有する流向流速計において、翼車の複数枚のプロペラの配置間隔を、線対称の配置間隔を除いて不均一に配置し、この不均一に配置した翼車の各プロペラが通過する毎に、ピックオフ手段によりパルスを検出し、この検出された各パルスのパルス間隔の配列順序から翼車の回転方向を求めるとともに、この翼車の回転方向から流体の流れる流方向を決定し、さらに、翼車の回転数から流体の流速を計測するようにしたものである。従って、配管内を流れる流体の流方向及び流速を検出することが出来る。

Description

明細流向 ^^十賺分野

この発明は、流体の ¾ ^向を検出するとともに、流体の、 ¾をも測定することの出来る流向流速計に関するものである。背景漏

に、流 *S十測は、フ J^CD^gffl量の測定から各種工業分野まで広く行われている。各種流備測に用いられるセンサ部としては、圧力センサ、超音波センサ、観式センサ、光センサ、熱式センサ、纖センサ等多く式のものがある。これら各灘式のセンサ部の中で、 W¾センサは、に精度が高《 ¾«β計として多く删されている。そして、 «¾センサには、 i &, ¾¾¾等を測定する翼库式のものがある。

¾*、図 1 4〜図 1 5に示すように、扉式のセンサ部を用いた ¾¾M計 5 0は、配管内を流れる流体中に挿入されるセンサ部 5 1と配管と!^させるための力ップリング部 5 2と検出部 5 3 とが、シャフト 5 4により避されている。辭式の流備十測用のセンサ部 5 1では、醇 5 5 が、配管内を流れる流体により回転する。この醇 5 5の回 «は、検出部 5 3において検出される。流体の ¾Λ、は、検出部 5 3で検出された辭 5 5の回から計測されるように構成されている。 ¾ϋ十 5 0と酉己管との!^は、カップリング部 5 2により!^されて、配管内の流体が外部に漏れな、ように締¾ (寸けられている。なお、 5 6はハンドルである。

このように、试のものは、単に、解式のセンサ部 5 1が、配管内の流体中に配置されており、センサ部 5 1によって、難5 5の回が検出されるように構成されている。従って、配管中を流れる流体のは、センサ部 5 1により検出することが出来るが、配管中を流れている»の、 »向は、判定することが出来なかった。

しかしながら、実際の;? KMェ轉の雜昜においては、配管内を流れている流体は、必ずしも一定方向に流れているのではなレヽ。そのため、実際に流体の流れている流方向を把握する必要が、しばしば生じていたが、実際には、流体の流方向を «することは出来なかった。そこで、何とか流体の向をも検出することの出来る流向計が求められていた。発明の開示

この発明は、流体のにより回転する複謙のプロペラを有する難を備えた流#¾測用のセンサ部と、流体が 31する配管とに接続するためのカップリング部と、センサ部で計測した結果を演算し表示する演^ ¾示部とを有する流向 ¾ ^十において、 »の ίί夂のプロペラの配置間隔を、慰尔の配置間隔を除いて不均一に配置し、この不均一に配置した辭の各プロぺラが ® する毎に、ピックオフ手段によりパルスを検出し、この検出された各パルスのノルス間隔の酉^ Jjl から »の回向を求めるとともに、この »の回転方向から流体の流れる流方向をするようにしたものである。このようにしたので、配管内を流れる流体の流方向をすることが出来る。さらに、この発明は、検出されたノルスから扉の回 «を求め、この回嫌から流体の、を計測するようにしたので、向とともに、流室をも測定することが出来る。

さらに、この発明は、ノレス間隔が順網加あるい ttj頼舰少となるように、醇のプロペラの配置間隔を順^ £くあるいは順次狭く配置し、この醇の回転方向を、ノレス間隔の酉^ JJI酵の i W頃向あるいは減少傾向から判定して流体の流方向をするようにしたので、ノレスの勾配を検出すれば、向をすることが出来る。その上、回にも簡単にすること力 s出来る。さらに、この発明は、 »のプロペラの配置間隔を、權に、且つ、不均一に配置したので、解のが容易となる。さらに擺間用に対しても、各プロペラの損傷が少ない等の効果がある。図面の簡単な説明

図 1は、この発明の難例を示すもので、センサ部 2の要部平面図である。

図 2は、この発明の難例を示すもので、ノ、ウジング 3をのそいた扰態を示す図 1の A— A線断面図である。

図 3は、この発明の実施例を示すもので、ハウジング 3をのそいた状態を示す図 1の A— A線断面図である。

図 4この発明の雄例を示すもので、演難 ¾¾Hの正面図である。

図 5は、この発明の実施例を示すもので、演算表示部 4の側面図である。

図 6は、この発明の難例を示すもので、演難 4の裏面図である。

図 7は、この発明の実施例を示すもので、流向流遊十 1の演算 ¾¾¾部 4の周辺部を示す斜視図である。

図 8は、この発明の難例を示すもので、カヅプリング部 5周辺を示す余观図である。

図 9は、この発明の難例を示すもので、センサ部 2を；? K 鶴の配管 9内に挿入した枕態を示す余見図である。

図 1 0は、この発明の難例を示すもので、センサ部 2をフ腿體の配管 9内から弓 1き上げた枕態を示す余見図である。

図 1 1は、この発明の難例を示すもので、演難 ¾¾Nの要部ブロック図である。

図 1 2は、解 6のプロペラ a、 a₂……の配置間隔を等間隔にした: ^の離図である。図 1 3は、この発明の実施例を示すもので、翼車 6のプロペラ a a ₂……の酉 H置間隔を不均一にした^の¾¾図である。

図 1 4は、の計 5 0の!^見図ある。

図 1 5は、微の ¾計 5 0の要部余槻図ある。発明を «するための: の开H

この発明の難例は、図 1〜図 1 3に示されている。この発明の謹例について、これら図面に基づいて詳細に説明する。

図 1〜図 3は、この発明による流向、 ®ϋ十 1のセンサ部 2を示している。そして、図 1はセンサ部 2の要部平面図、図 2はハウジング 3をのそいた枕態を示す図 1の A— Α線断面図、図 3はノ、ウジング 3をのそいた扰態を示す A— A線断面図である。図 4〜図 6は、それぞれ^^向の演算表示部 4を示している。そして、図 4は正面図、図 5は側面図、図 6は裏面図である。

図 7は流向流速計 1の演算表示部 4の周辺部を示す余図、図 8はカツプリング部 5の周辺を示す余纖図である。図 9は、センサ部 2を水道鶴の配管 9内に挿入した枕態を示す鋭見図である。図 1 0はセンサ部 2をフ纖鶴の配管 9内から弓上げた扰態を示す余概図である。図 1 1 は演»¾^4の要部ブロック図である。図 1 2は ¾ΐ 6のプロペラ aの配置間隔を等間隔にしたの離図、図 1 3は辭 6のプロペラ a ( aい a₂ ······ )の配置間隔を不均一にしたの^] ¾図である。

図 7〜図 1 0に示すように、この発明による流向 ¾ϋ十 1は、土中に挿入されるシャフト 7の上¾¾分には、演難示部 4とハンドル 8とが固定されている。そして、演難示部 4は、流体の向及び ¾iを測定し、演算する。ハンドル 8は、土中に流向漏十 1を押圧して挿入するためのもので、演録示部 4の下端に固定されている。さらに、シャフト 7の下 β分には、センサ部 2とカップリング部 5とがそれそれ固定されている。そして、センサ部 2は、配管 9の内部を流れる流体中に配置される。カップリング部 5は、配管 9と流向、蔵計 1とを鎌にさせるためのものである。

図 1〜図 3において、センサ部 2は、流体力 ¾Ι する円筒状のハウジング 3と、このハウジング 3内の中心部に位置するようにハウジング 3に軸支されている由 1 0 するように、この難例の齢には、頻由 1 0は、由受け 2 bに車岐されている）と、この麵由 1 0 に回転自在にベアリング装着された■夂のプロペラ a ( a a ₂、 a ₃…… ) を有する » 6 (この難例では、 6枚プロペラの解カ缏用されている）と、ノ、ウジング 3の内壁面に設けられている 6が回転すると、各プロペラの i© を検出するためのピヅクオフ手段 2 aと、により構成されている。

センサ部 2の翼車 6には、 6枚のプロペラ a a ₂、 a₃……が不均一な配置間隔で固定されている。この難例の: ^には、図 1に示すように、 6枚のプロペラ aは、 5 5 °、 6 0 °、 6 5 °、 5 5 °、 6 0 °、 6 5 ° の配置間隔となっている。そして、が回転すると、 6枚のプロペラ a _l a₂、 a ₃……がピックオフ手段 2 aをする毎に、ノレスが出力するように構成されている。なお、醇 6は、流体により鯖びることのないで形成してもよく、又、人体に影響のなレヽ合 « の材質で形成してもよい。

なお、プロペラ aのは、この例のように 6枚に! されることなぐ又、その配置間隔も、上記間隔に!^されるものではない。少なくともが回転した時、不均一な鎌のプ口ペラ aの配置間&例えば、図 1 3に示すように、プロペラ a とプロペラ a ₂との配置間隔（時間に購したときのノレス間隔 t _x) が、検出可能なの配置間隔であればよい。このような配置間隔の:^にも、同様な作用効果力褥られる。又、流体が醉 6及び ¾ ^由 1 0を ffiiする時、醇 6及び ¾ ^由 1 0へ加わる力学的な力を考慮すると、プロペラ aは、！尔に不均一な配置間隔が好ましい。ただし、プロペラ aの配置間隔については、プロペラ aを繊尔に不均一に配置した:^には、プロペラ aの回転方向は、ノレス間隔からは判別できないので、この配置は好ましくない。

流体が、センサ部 2のハウジング 3内を ¾ することにより、 » 6が回転するが、この鮮 6の回転を検出するピックオフ手段 2 aとしては、誘導キャリア変調磁» ^等多くの形式があるが、いずれ式であっても良い。例えば、ピックオフ手段 2 aとして、式ゃ讓のように、センサ 2 Aが、ノ、ウジング 3の内壁面に埋設した形式のものでも良い。この難例では、ピックオフ手段 2 aは、フォト力ブラ式を採用している。従って、図 1に仮想線で示すように、フォトセンサ 2 cとその受光部とは、各プロペラ aの通過する間隙を介在させてハウジング 3に立設されている一対の翼 $f由受け 2 bの下 5»に配設されている。そして、ノレスは、各プロペラ aがこのフォトセンサ 2 cと受光部との間隙を通過する毎に出力するように構成されている。なお、この難例では、翻可能な配管の口径は、 ^ 7 5〜5 0 0mm程度に鶴十されている。そして、検出可能な滅は、 5 cmZs e c〜相当、^ i^J に十されている。センサ部 2の¾ ^入量は、：から 1 0 0 0〜1 5 0 0mmとして 1^十されている。図 4〜図 6において、演難 4の表示部 1 1には、セグメントタイプの L CDが、棚されている。この難例では、流体の、蔵は、数字表 2に 3桁で^: 9 9 9 cm/s Θ。迄表示出来るように謙されている。流体の流れている »向を表示する»向表示部 1 3には、 ¾¾r向を示己号として、例えば、 »>……くくく等の記号で表示出来るように、キャラクタ文字の L CDが、用いられている。又、演^^部 4の裏面には、戆池を観するための部 1 4が、開閉カバー 1 5により覆われている。この難例の^ rには、演難示部 4の鼇源としては、単三 urnが 4： ^度翻されている。

さらに、図 1 1に示すように、演難 ¾¾Hには、棚 1 6、ノルス検出 1 7、ノレス間 mma 8、ノレス間隔の酉咧 JI醇検出 1 9、、»向判定 2 0、解 6の回讓寅算 2 1、回転数からの、演算 2 2、外部のコンピュータ（図示せず）

するイン夕フェース 2 3が、内蔵されている。 »：の»向と滅とは、醇 6の回転により検出されたノレスから算出できるように構成されている。 2 4は源部 1 4のオン■オフ手段である。

ここで、センサ部 2の難 6のプロペラ a a₂、 a₃……が、均一に配置されているには、図 1 2に示すように、ピックオフ手段 2 aにより検出されたパルスのノルス間隔は、等間隔 tとして検出される。しかしながら、図 1に示すように、この発明では、難 6の 6枚のプロぺラ aい a₂、 a ₃……は、尔に不均一に配置されている。そのため、ノレスは、図 1 3に示すように、時間的に不均一なパルス間隔 t_x、 t _y、 t _zで検出される。

次に、実際に消火栓ゃサドル分水機（図示せず）が識されている配管 9内を流れる流体 (水 ¾力用されている:^ Γ)の、向及びを測定するについて説明する。

まず、図 9〜図 1 0に示すように、流向^ϋ十 1のセンサ部 2が、消火栓ゃサドル分水機のロ分（図示せず）から配管 9の内部へ挿入される。次いで、カップリング部 5が、消火栓やサドル分水機の口金に! ^される。次いで、コンペヅクス（図示せず）が、流向、繊計 1に取り付けら消火栓やサドル分水勝力 ¾^にされる。そ ©麦、ェ 7¾きバルブ（図示せず）より流向、翻十 1内部のエアが十分に抜かれた後、ノレブカ¾¾1される。なお、分水サドル（図示せず)で使用する ¾ ^には、力ップリング部 5は、分水サドル用の力ップリング部にされる。この优態で、流向 ¾1計 1のハンドル 8を把持して、センサ部 2が、配管 9の底面に達する位置まで押し下げる。この時のセンサ部 2の挿入長は、コンペヅクス（図示せず）で読み取られる。その後、再度、ハンドル 8を把持して、配管 9の口径の半分の引き上げて、センサ部 2が、配管 9の口径の中心部へ位置するようにセットする。次いで、センサ部 2は、センサ部 2固細のノブ（図示せず）を回転して固定される。この枕態で、流体が、センサ部 2のハウジング 3内を ®iすると、翼寧 6は回転する。

そこで、まず、向を測定する^ rについて説明する。源部 1 4のが、オンされると、各種の必要なデ一夕は、棚 ίδ¾ 1 6を介して棚!^される。次いで、上記のようにしてセンサ部 2が配管 9内に固定さ翼車 6が回転すると、図 1 3に示すように、翼車 6の 6枚のプロペラ a (プロペラ番号 a a 2、 a 3ヽ a ヽ aらヽ a ₆)が、センサ部 2のピヅクオフ手段 2 aを M iする毎にノ^レスカ^!生する。この ¾4したノレスは、ノルス検出 1 7により検出される。この際、翼車 6のプロペラ aい a₂、 a₃ ······は、図 1に示すように、 6 5 ° 、 6 0 ° 、 5 5 ° の JI酵で、且つ、不均一な配置間隔で配置されている。従って、ピックオフ手段 2 aにより発生するノルスのパルス間隔は、プロペラ番号と a₂及び a₄と a₅とのプロペラ間隔 = 6 5 ° の時は、ノレス間隔 = t _xとなる。又、プロペラ番号 a ₂と a ₃及び a ₅と a ₆とのプロペラ間隔 = 6 0 ° の時は、 «するパルスのパノレス間隔は、ノルス間隔 = t _yとなる。同様に、プロペラ ¾ a ₃と a₄及び a₆と a とのプロペラ間隔 = 5 5 ° の時は、発生するノ^レスのパルス間隔は、ノレス間隔 = t _zとなる。このように、 3つのノレス間隔を有する各パルスが、検出される。

従って、図 1 3に示すように、卿 6が、プロペラ番号 a i az—ag a₄→a₅ a₆→a →· "…の方向に回転している時、即ち、図面上、配管 9内を流れる流体が、向 Xのには、検出される各パルスのパルス間隔の配列 JI酵は、 t _x、 t _y、 t _zの JI醇で検出される。

同様に、醇 6が、プロペラ番号丄 a₆ a₅~^a₄ a₃ a₂ ·····の方向に回転している時、即ち、配管 9内を流れる流体が、向 Xと反対方向である向の:^には、検出される各パルスのパルス間隔の酉例酵は、 t _z、 t _y、 t _xの酵で検出される。

そのため、プロペラ aい a₂、 a₃……がビックオフ手段 2 aをする毎に検出される各パルスのパルス間隔は、ノレス間隔謙 1 9で読^ ¾られる。次いで、ノレス間隔の嗣 JI酵検出 2 0で読繊られたノレス間隔の配列酵が、 t _x> t _y> t _zの配列酵であるか、ある、は、 t _z< t _y< t _xの酉例 JI酵であるかの判定が、向判定 2 1におヽてなされる。このように、検出された各ノルスのノレス間隔の酉^ 酵の判果からヽ配管 9内を流れている流体の向が、判定出来る。

なお、検出したノレスから向をするその他の方法としては、ノレス間隔が、順 ifctカロか、あるいは、順次減少となるように、靜のプロペラの配置間隔を、順紘く、あるいは、順次狭く配置する。そして、検出されたノルスのパルス間隔の酉』1酵が、増加傾向か、あるいは、減少頃向かを ¾ΐの回転方向から判定することにより、流体の、向が^されるように構成しても良い。

次に、流体の滅を測定するについて説明する。まず、難 6の回 ¾は、ピックオフ手段 2 aにより検出された各パルス aから、求められる。このようにして、の回が、求められると、の方法により、流体の^ Iは、求めることが出来る。

このようにして求められた、 ¾向は、 »向表示部 1 3に、くくくあるいは >>>として表示される。同様に、流体のは、数字表示部 1 2に数字で表示される。なお、測定デ一夕等の各種のデ一夕は、イン夕フェース 2 3により外部のコンピュータゃ計彻鍵などにすることも _

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産^ _hの利用可能 f生

このように、この発明の流向、漏十は、配管内を流れている流例えぱ、水道管や下水難の配管内を流れている水^ Jや下水、油送管内を流れている油等の流方向を判定するのに有用で

Claims

1 . 流体の通過により回転する複数枚のプロペラを有する翼車を備えた流体計測用のセンサ部と、流体が通過する配管と気密に接続するためのカップリング部と、前記センサ部で計測した結果を演算し表示する演算表示部とを有する流向流速計において、前記翼車の複数枚のプロペラの配置間隔を、線対称の配置間隔を除いて不均一に配置し、

この不均一に配置した前記翼車の各プロペラが通過する毎に、ピックオフ手段によりパルスを検出し、請

この検出された各パルスのパルス間隔の配列順序から前記翼車の回転方向を求めるとともに、この翼車の回転方向から前記流体のの流れる流方向を決定するようにしたことを特徴とする流向流速計。

2 . 前記検出されたパルスから翼車の回転数を求囲め、この回転数から前記流体の流速を計測するようにしたこと

を特徴とする請求項 1に記載の流向流速計。

3 . 前記パルス間隔が順次増加あるいは順次減少となるように、前記翼車のプロペラの配置間隔を順次広くあるいは順次狭く配置し、

この翼車の回転方向を、前記パルス間隔の配列順序の増加傾向あるいは減少傾向から判定して流体の流方向を決定するようにしたこと

を特徴とする請求項 1及び請求項 2に記載の流向流速計。

4 . 前記翼車のプロペラの配置間隔を、点対称に、且つ、不均一に配置したことを特徴とする請求項 1〜請求項 3にそれそれ記載の流向流速計。