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JPS6157565B2 - - Google Patents
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JPS6157565B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6157565B2
JPS6157565B2 JP54023382A JP2338279A JPS6157565B2 JP S6157565 B2 JPS6157565 B2 JP S6157565B2 JP 54023382 A JP54023382 A JP 54023382A JP 2338279 A JP2338279 A JP 2338279A JP S6157565 B2 JPS6157565 B2 JP S6157565B2
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JP
Japan
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flow rate
flow
inertia
moment
bellows
Prior art date
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Application number
JP54023382A
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English (en)
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JPS55116219A (en
Inventor
Takao Shimomura
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsui Toatsu Chemicals Inc
Original Assignee
Mitsui Toatsu Chemicals Inc
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Publication date
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Priority to JP2338279A priority Critical patent/JPS55116219A/ja
Priority to US06/124,970 priority patent/US4343192A/en
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Publication of JPS6157565B2 publication Critical patent/JPS6157565B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/05Measuring 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
    • G01F1/20Measuring 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 by detection of dynamic effects of the flow
    • GPHYSICS
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    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/002Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow wherein the flow is in an open channel

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  • Fluid Mechanics (AREA)
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  • Measuring Volume Flow (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
本発明は、気体、液体など流体の流速を測定
し、結果として流体の流量を測定する装置に係
り、とくに流速から真の流量を求めるために必要
な補正機構を、この流量測定装置に配設すること
を目的に開発されたものである。 一般に、流速方式の流量測定装置に関して言え
ることは、流速から真の流量を求めるためには、
必ず補正が必要になるということである。 たとえば、流体の密度が変動する場合には、密
度の補正が必要であり、また、液体を測定する場
合には、液面位置の変動にともなう補正が必要に
なる。 とくに本発明は、自励振動を利用した流量測定
装置に好適な、各種の補正機構を提供する目的か
ら開発されたものである。 ここでまず、自励振動を利用した流体の流量測
定装置の一実施例を、特開昭50−122956〔特願昭
49−27927〕にもとずいて説明すると、第1図に
示される如く、自励振動式の流量測定装置は、流
体の流れ(F)の中に回転自在に枢支されるアルミ製
などの軽量な回転体1からなることを特徴とす
る。回転体1は、たとえば、流れFに対向する流
れFの当り面1aと、この当り面1aの中央後
方、すなわち当り面1aの中央から流れF方向に
伸びる尾れ部1bを有するものであれば、第1図
の様に三角柱であつても、また、第1a図に示さ
れる如く、断面T字形の柱状である回転体1′で
あつても良い。回転体1′の場合、当り面1a′な
らびに尾びれ部1b′は板状になる。 なお、第1図の2は、回転体1の中央、すなわ
ち尾びれ部1bにその軸線方向に突出固定される
アルミ製などの軽量な枢軸、9は横向きU字形の
支持フレームで、このフレームは両端部にそれぞ
れ枢軸2先端を回転自在に摩擦の無いように枢支
する軸受け3が配設されている。4は一方の枢軸
2の中央に適宜に固定される十字形のバランス重
り、5は略T字形の被検出体で、この被検出体も
枢軸2適所に固定される。6は非接触式のセンサ
で、このセンサは移動する被検出体5の通過を検
出して、その通過ごとにパルス信号を出力する。
7はセンサ6の後端に配されるリレーあるいは増
巾器、8はこのリレーの後段に配されるカウンタ
である。 上記の構成からなる自励振動式流量測定装置
は、回転体1を流れFの方向に対して枢軸2が垂
直となるように流れFのなかに配置すると、回転
体1と流体との相互作用により、第1b図の如
く、回転体1は枢軸2を中心に左右に自励振動を
行ない、結果として、振動する被検出体5がセン
サ6によつて検出され、たとえば単位分当りの回
転体1の振動数がカウンタ8によつて得られる。 しかしながら、第1図のような流速による自励
振動を利用した流体の流量測定装置の場合、測定
される流体の密度が変動するとき、あるいは測定
される液面が変動するときなどには、真の流量が
測定されない欠点があつた。 従来、上述の欠点を解消する補正方法として
種々あるが、最も一般的なのは、流速と同時に密
度、レベル等を測定して演算装置により求める方
法である。がしかし、この方法は、かなり複雑な
システムとなり、コストも高くなる欠点がある。
また、直接補正する方法も開発されているが、実
用例は少なく、とくに圧力変動が大きい場合、気
体の流量を測定する簡便な装置がほとんど無い。
さらに、質量流量計がいくつか開発されている
が、複雑な構造のものが多く、簡便なものがない
という欠点があつた。 本発明は、自励振動式の流量測定装置が、振動
体すなわち第1図の回転体1の慣性モーメントを
変えると、測定される流速とは無関係に振動体の
振動数を変え得ることに注目して、振動体すなわ
ち第1図の回転体1の運動を妨げることなく、こ
の振動体の慣性モーメントを変え得る簡単な機構
を開発して、密度変化、レベル変化などの各種の
補正を容易に行なえるようにしたものである。 まず、本発明の一実施例を第2図の概略図にも
とづいて説明する。第2図の16は第1図の回転
体1に対応する振動体、11は第1図の枢軸2に
対応する主軸、14は第1図の軸受け3に対応す
る対の軸受け、17は第1図の被検出体5に対応
するセクタ、18は第1図のセンサ6に対応する
フオトセンサである。 12aは上方の主軸11の振動体16寄りに固
定される固定軸、12は上方の主軸11の軸受け
14寄りに昇降スライド自在に外嵌されるスライ
ド軸で、このスライド軸と固定軸12aとには遠
心振子13が開閉自在に枢支される。15はスラ
イド軸12下方の主軸11に回転自在かつ昇降ス
ライド自在に外嵌される制御軸受けで、この制御
軸受けはこの軸受けに取り付けられる制御杆15
aによつて昇降スライド調節されて、この制御軸
受け15の上方にほとんど摩擦なく往復回転自在
に在置されるスライド軸12の昇降位置を制御す
る。なお、制御軸受け15は、振動体16の振動
運動を容易にするため摩擦を極力小さくされてい
ることは勿論であり、また、上記の固定軸12
a、スライド軸12、遠心振子13、制御軸受け
15ならびに制御杆15aは、慣性モーメントの
可変機構すなわち可変装置を構成する。 上述の構成からなる本発明は、制御杆15aを
操作して制御軸受け15を昇降移動すると、スラ
イド軸12の昇降位置によつて遠心振子13の開
閉度が調節される。その結果、振動体16の慣性
モーメントは、自在に変化されることになつて、
流速とは無関係な別の変数として制御できること
になり、適切な演算を行なうことによつて流量の
補正が可能になる。 第3図は本発明の別の実施例で、気体の質量流
量計に利用した場合を略示的に示す。第3図の2
2はベローズで、このベローズ内には測定される
気体流GFと同じ気体を封入して、ベローズ22
の可動壁22aの中央に制御杆15aを固定して
おく。なお、23はベローズ22の固定壁22b
の中央に突出形成される透明なインデツクス部
で、このインデツクス部は、たとえば制御杆15
aの可動壁22aに貫通固定された内端部15b
の移動量を読み取る。また、ベローズ22ならび
に遠心振子13等からなる慣性モーメントの可変
装置はケーシング21に収納されて、気体流GF
の送り管20に連通するように配設される。 上記の構成からなる本発明は、ベローズ22内
の気体は、流れる気体流GFの密度を代表するこ
とになり、ベローズ22の伸縮長さは、流れる気
体流GFの密度の逆数に比例にすることになる。
かくして、制御軸受け15すなわちスライド軸1
2が、ベローズ22の伸縮に応じて移動すること
なり、結果として、振動体16の慣性モーメント
は、気体流GFの密度の逆数にほぼ比例すること
になつて、流量の補正が行なわれる。 第4図は、本発明の他の実施例を示すもので、
排水の流量測定計に利用した場合を略示的に示
す。第4図の45は液体流LFに昇降自在に浮べ
られるフロート、46は液体流LFの溝壁41に
突出固定されるガイドで、このガイドはフロート
45の吊り杆を昇降スライド自在に貫通する。4
8は関数カムで、このカムはラツクピニオンギヤ
47を介在して吊り杆、すなわちフロート45の
昇降によつて回転駆動され、この関数カム48の
周壁で制御杆15aの昇降、すなわちスライド軸
12の昇降を制御する。 上記の構成からなる本発明は、振動体16を液
体流LFの平均流速を示す位置に沈めると、液体
流LFの液レベルが変ることにより、フロート4
5が昇降し、ラツクピニオンギア47によつてカ
ム48が往復回転することになつて、制御杆15
a、すなわちスライド軸12が昇降し、その結
果、遠心振子13は振動しながらその開閉度が変
化することになり、振動子16の慣性モーメント
が変わることになる。言い換えると、液位の変動
に対応して振動体の慣性モーメントが変わること
になる。 上述した本発明の内容をさらに詳しく説明する
と、第1図において、回転体1の振動数をf、流
速をv、回転体1の慣性モーメントI、流体の密
度をp、比例定数をKとすると、次の関係式が得
られる。 この式から明らかな如く、振動体1の慣性モー
メントIを変えることによつて、流速vとは無関
係に振動数fを変えることが可能であることが分
かる。この原理を実現したのが、第2図に示され
る慣性モーメントの可変装置である。 第3図の場合を、第5図にもとづいて説明する
と、Aをベローズ22の平均断面積、xをベロー
ズ22の長さ、Vをベローズ22内の容積、Wを
ベローズ22内の封入気体の質量とした場合、ベ
ローズ22の容積Vは、 V=Ax ……(2) また、封入ガス量Wは、 W=Vp=Axp、∴p=W/Ax ……(3) この式から明らかな如く、Wは一定であるか
ら、密度pは1/xすなわちxの逆数に比例する
ことになる。なお、ベローズ22を気体流GFの
一部を薄い隔壁22aで仕切つたと考え、第5図
のP,P′は圧力、T,T′は温度、p,p′は密度と
すると、ベローズ22内外の気体の温度、圧力は
平衡してP=P′、T=T′となるため、内外の気
体の密度は同一、p=p′となる。 一方、第6図において、遠心振子13の慣性モ
ーメントをIc、遠心振子13と主軸11との距
離すなわち半径をr、遠心振子13の質量をm、
遠心振子13のアーム長、すなわち遠心振子13
と軸12,12aとの間の距離をl、スライド軸
12の移動距離を(△x)として、半径rが小さ
い範囲で変化するとすると、まず、遠心振子13
の慣性モーメントIcは、遠心振子13の半径r
の二乗に比例する。すなわち、 Ic=m(r) ……(4) つぎに、遠心振子13の半径rは、スライド軸
12の移動距離△xの平方根にほぼ比例する。す
なわち、 r≒√・△ ……(5) したがつて Ic≒m・l・△x ……(6) となり、遠心振子13の慣性モーメントIcは、
ベローズ22の長さ変化でもある△xに比例する
から、振動体16の慣性モーメントIは、流体
GFの密度pの逆数にほぼ比例させることができ
る。そこで第3図の場合、最終的に、 となり、密度pに比例した振動数の質量流量計が
得られる。 第4図の場合を、第7図にもとづいて説明す
る。ここでを流れLFの平均速度、xを液位、
A(x)を流れLFの断面積とすると、流量Qは
A・となる。かくして液位が変動するとA
(x)が変わり、これを補正する必要が生じる。 いま第4図のカム48の形状を、 が成り立つ様に選ぶ。ただしCは定数。 基本式(1)から、 となり、流量A・に比例した振動数が得られ
る。 なお、第3図の装置を使用して、気体に空気を
用い試験した結果のデーターは、次の通りであつ
た。 この場合、圧力は水銀マノメーター、流量は乾
式ガスメーターを用いて測定した。温度は常温で
一定であつた。
【表】 このデータから、振動数と流量との関係は、圧
力による影響を受けないことが理解される。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明が使用される自励振動式流量測
定装置の一実施例を示す斜視図、第1a図は同上
の変形例を示す要部の斜視図、第1b図は第1図
を説明する要部の平面図、第2図は本発明の一実
施例を示す正面からの略示図、第3図は本発明の
他の実施例を示す正面からの略示図、第4図は本
発明の別の実施例を示す正面からの断面略示図で
あり、第5、第6、第7図は同上実施例の説明図
である。 16…振動体、{12a…固定軸、12…スラ
イド軸、13…遠心振子、15…制御軸受け、1
5a…制御杆}慣性モーメントの可変装置。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 流体の流れによつて自励振動する振動体に、
    慣性モーメントの可変装置を配設し、上記流体の
    変動に応じて上記振動体の慣性モーメントを変え
    ることにより、測定される上記流体の流量を補正
    するようにしたことを特徴とする流量測定装置。
JP2338279A 1979-03-02 1979-03-02 Flux measuring device Granted JPS55116219A (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2338279A JPS55116219A (en) 1979-03-02 1979-03-02 Flux measuring device
US06/124,970 US4343192A (en) 1979-03-02 1980-02-27 Flow rate measuring instrument
DE19803007786 DE3007786A1 (de) 1979-03-02 1980-02-29 Stroemungsdurchsatz-messvorrichtung

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2338279A JPS55116219A (en) 1979-03-02 1979-03-02 Flux measuring device

Publications (2)

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JPS55116219A JPS55116219A (en) 1980-09-06
JPS6157565B2 true JPS6157565B2 (ja) 1986-12-08

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ID=12108967

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2338279A Granted JPS55116219A (en) 1979-03-02 1979-03-02 Flux measuring device

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Also Published As

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