JPH0519923B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は例えば気体の流量を測定する流量変
換装置に関する。

「従来技術」 気体又は液体等の流量を測定する方法には幾多
の方法がある。その代表的例を第５図乃至第７図
に示す。

第５図に示す例は流路１内にオリフイス２を設
け、このオリフイス２の挿入によつてオリフイス
両端に差圧△Ｐを発生させ、この差圧△Ｐを差圧
変換器３によつて測定する方法である。この測定
方法によれば体積流量ＱはＱ∝√△で求められ
る。

第６図に示す例は流路１の途中に受圧板４を設
け受圧板４に掛る作用力Fnを測定する構造とし
たものである。

この測定方法において流路１の直径をＤ、受圧
板４の直径をｄ、流体の密度ｐ、受圧板４に作用
する力Fnとすれば流路１を流れる流体の体積流
量Ｑは で求められる。

但しCdは装置定数である。

第５図に示したオリフイス形流量変換装置によ
れば流量Ｑが少ないときは差圧△Ｐの発生量がわ
ずかであるため検出が難しい。

また流量Ｑが大きい場合は差圧△Ｐが流速Ｖの
２乗に比例して大きくなる為差圧変換器３は広い
範囲の差圧を検出しなければならないまた、オリ
フイス２が固定の為圧損も大きい。

この為に第７図に示す流体の作用力を利用して
ベローズ等を可動させ、オリフイスを可変とする
可変オリフイス形流量変換装置もあるが構造が複
雑で、かつ差圧変換器と組合せて使用しなければ
ならないので高価である。また微少流量を測定す
るには向かない。一方第６図に示した受圧板を利
用した流量変換装置による場合も、体積流量Ｑが
受圧板に作用する力Fnの平方根に比例するため
小流量の計測には適さない。

この発明の目的は小流量でも感度よく、かつ直
線化補正された電気出力を得ることができる、流
量変換装置を提供しようとするものである。

「問題点を解決するための手段」 この発明においては、短冊形の可撓性受圧板を
片持梁受圧板として流路に突設する。この場合、
片持梁受圧板の板面に流路を流れる流体が直交す
る向に当るように片持梁受圧板の板面の向を選定
し、流体の流れによつて、片持梁受圧板を変位さ
せる。変位に従つて壁１１１と片持梁受圧板１０
４間の距離が変化し、流体の流路断面積を変化さ
せて、流路抵抗を変化させる、片持梁受圧板の変
位検出手段としては片持梁受圧板１０４を磁性バ
ネ材を使用し、この磁性バネ材の変位量を変位検
出コイルによつて検出し、流体の体積流量Ｑを測
定する。

この発明の構成によれば、片持梁受圧板の巾を
狭く、弾性を小さく選定し、片持梁受圧板と、壁
の間〓をせまくすることにより微少な流量の場合
でも、大きな変位量に変換することができる。

流量が大きい場合は反対に片持梁受圧板の巾
と、流路の巾を広くすることにより対応すること
ができる。また、壁の形状によつて出力特性を変
えることもできる。

本発明の流量変換装置は広範囲な流量領域をほ
ぼ直線的に計測可能であるにもかかわらず構造が
単純なため経済的に製造することができる。

「実施例」 第１図及び第２図にこの発明による流量変換装
置の構造を示す。図中１０１はボデイを示す、ボ
デイ１０１はボデイ半体１０１Ａと１０１Ｂがボ
ルト１０２によつて合体して構成することができ
る。１０１Ａと１０１Ｂの接合部に、空室１０３
が形成されており、この空室１０３に、ボデイ１
０１Ｂに対して一定距離を保つためスペーサー１
１０を介して、片持梁受圧板１０４を装着する。
片持梁受圧板１０４はバネ性を有する磁性体によ
つて構成することができる。形状は第２図に示す
ように短冊形とし、その長手方向のほぼ中央部分
をビス１０５によつてボデイ半体１０１Ｂに固着
し、この固着位置を中心に一方と他方に延長させ
る。一方の延長部１０４Ａは、その先端に例えば
長手方向と直角の方向に折目を付けて補強すると
共に、この延長部１０４Ａと対向してボデイ半体
１０１Ａと１０１Ｂに流体の流路を構成する孔１
０７と１０８を形成する。この例では、ボデイ半
体１０１Ｂに形成した孔１０７を流体の流入口、
ボデイ半体１０１Ａに形成した孔１０８を流体の
流出口とした場合を示す。

延長部１０４Ａの側縁には流体の流れによる作
用力を片持梁受圧板１０４に有効に与えるために
側壁１０９を設けると共に延長部１０４Ａの先端
と対向する位置にも壁１１１を設ける。壁１１１
は上側を切欠いて下流に向かう程流路の断面積を
漸次拡げる形状とし、流量に比例した流位変換出
力を得る壁面形状になつており出力の直線化補正
の働きをしている。延長部１０４Ａの下側及び他
方の延長部１０４Ｂをの下側に変位検出コイル１
１２Ａ及び１１２Ｂを設ける。これら検出コイ
ル、１１２Ａ及び１１２Ｂは、例えばＥ形コアに
巻装したコイルを使うことができコアの開放端部
と変位量測定部が磁性体で構成された片持梁受圧
板１０４と対向させ、片持梁受圧板１０４との対
向距離が変化することにより変位検出コイル１１
２Ａ及び１１２Ｂのインダクタンスが変化し片持
梁受圧板１０４の変位量を知るこができる。

コイル１１２Ａと１１２Ｂは第３図に示すよう
に抵抗器１１４，１１５，１１６とによつてブリ
ツジ１１３を構成し、このブリツジ１１３に発振
器１１７から、例えば5KHz程度の交流信号を与
え片持梁受圧板１０４の延長部１０４Ａが変位す
ると検出コイル１１２Ａのインダクタンスが変化
し、その変化量をブリツジ１１３から検出信号と
して取出すことができる。ブリツジ１１３から取
出された検出信号は検波−整流回路１１８で直流
で変換し必要に応じてリニアライザ１１９を通じ
て出力し、指示器１２１等に与えられる。

尚第１図に示す符号１２２は片持梁受圧板１０
４を保護するストツパを示し、過大な流体圧が加
わつたときこのストツパ１２２で片持梁形受圧板
１０４を受け、片持梁受圧板１０４が永久変形し
ないように防止するようになつている。ストツパ
１２２は片持梁受圧板１０４の延長部１０４Ｂ側
にも延長し、延長部１０４Ｂ側を被つて保護する
ようにしている。

第２図の例では流量検出用の片持梁受圧板１０
４とは別に疑似受圧板１２３を設けた場合を示
す。この疑似受圧板１２３はボデイ１０１の姿勢
によつて受圧板１０４に受ける重力の影響を補正
するために設けるものである。

つまりボデイ１０１を上向又は下向にした場
合、片持梁受圧板１０４の延長部１０４Ａ，１０
４Ｂは、重力によつてわずかにたわむことにな
る、このたわみによつて発生する検出コイル１１
２Ａのインダクタンス変化は、反対側の延長部１
０４Ｂのたわみによつて発生する検出コイル１１
２Ｂのインダクタンス変化とバランスしてブリツ
ジ回路１１３が平衝に保ち、重力による零変動を
補正している、然し乍ら重力により片持梁受圧板
１０４と検出コイル１１２の距離がわずかながら
変化することにより、検出感度にズレが生じる。
つまり、ボデイ１０１を上向にしたときは、片持
梁受圧板１０４の延長部１０４Ａ，１０４Ｂは下
向に重力の影響を受けるため検出コイル１１２
Ａ，１１２Ｂに近ずく方向にたわみを生じる。こ
の結果、この位置を零点として流量の測定が行な
われた場合は、検出コイル１１２Ａ，１１２Ｂに
近ずいた分だけ検出感度が高くなる。これに対し
てボデイ１０１を下向にすると片持梁形受圧板１
０４の延長部１０４Ａと１０４Ｂは下向に重力の
影響を受けるため検出コイル１１２Ａと１１２Ｂ
から遠ざかる方向に変位するこのため検出感度は
低下する方向にズレる、この検出感度のズレを補
正するために疑似受圧板１２３と姿勢検出コイル
１２４を設けるものである、つまりボデイの姿勢
状態を検出し、その検出信号によつて第３図に示
すように、発振器１１７の発振出力電圧を制御す
る。疑似受圧板は一方が長く、他方を短くした短
冊形の可撓性のある板である。疑似受圧板１２３
はスペーサ１１０を介して押えてある位置に対し
長さが非対称なため、姿勢によつて検出コイル１
１２Ａ，１２４Ｂのインダクタンス変化に差異が
生ずる。従つて第３図におけるブリツジ回路１２
８においてブリツジのアンバランスが生ずること
により信号出力を得ることができる。

この姿勢検出信号を増幅器１３１と利得調整器
１３２を通じて発振電圧制御回路１３３に与え、
発振電圧制御回路１３３によつて発振器１１７の
発振出力電圧を制御し上記した補正を行う。

尚疑似受圧板１２３を設けない場合は第４図に
示すように片持梁受圧板１０４に対して姿勢検出
コイル１２４Ａと１２４Ｂを設けることによりボ
デイ１０１の姿勢を検出することができる。この
図で示すように検出コイル１２４Ａとコイル１２
４Ｂを片持梁受圧板１０４の支点より異なる距離
の位置を設けることによりボデイ１０１の姿勢に
よる片持梁受圧板１０４の延長部１０４Ｂの変位
はコイル１２４Ａの検出位置の方が、コイル１２
４Ｂよりも大である。従つて疑似受圧板を設けた
場合と同様に第３図のブリツジ回路１２８により
姿勢による信号出力を得、重力の影響による感度
のズレを補正することができる。

「発明の作用効果」 このようにして、本発明によれば姿勢の変化に
よつて発生する計測誤差を小なくすることがで
き、精度の高い流量変換装置を提供することがで
きる。

また、特に片持梁可撓性受圧板を用いることに
より流体の作用力による片持梁受圧板１０４のた
わみにより片持梁受圧板先端部１０４Ａと壁１１
１の流路断面積を可変とすることができるので流
量レンジの広い測定が行なえる。また、流量変換
特性は壁１１１の切欠の形状等により任意に可変
できる。ボデイ１０１の姿勢が予め決まつている
場合は重力補正の必要が無いことはいうまでもな
い。

尚上述では片持梁受圧板１０４の延長部１０４
Ａの先端に折目を付けて補強した例を説明した
が、片持梁受圧板１０４の幅が狭い場合は必ずし
も折目を付ける必要はない。また片持梁受圧板１
０４は全体が磁性体である必要はなく非磁性体の
バネ材に変位測定部のみに、磁性体を貼付けた構
造であつてもよいあるいは、片持梁受圧板１０４
に非磁性体で導電性の良いバネ材を使用して検出
コイルに高周波電圧を加えて変位測定部にうず電
流を発生させ変位によるうず電流損失のアンバラ
ンスを利用した変位検出方式をとつてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を説明するための断
面図、第２図はその平面図、第３図はこの発明の
流量測定装置を用いる場合の測定回路を例示した
接続図、第４図はこの発明の他の実施例を示す断
面図、第５図乃至第７図は従来技術を説明するた
めの断面図である。 １０１…ボデイ、１０１Ａ，１０１Ｂ…ボデイ
半体、１０２…ボルト、１０３…空室、１０４…
検出用片持形ダイヤフラム、１０７…流体流入
口、１０８…流体流出口、１０９…側壁、１１０
…スペーサ、１１１…壁、１１２Ａ，１１２Ｂ，
１２４Ａ，１２４Ｂ…検出コイル、１１３…検出
用ブリツジ、１１７…発振器、１１８…検波整流
回路、１１９…リニアライザ回路、１２１…流量
指示器、１２８…補正用ブリツジ、１２９，１３
１…増幅回路、１３２…ゲインコントローラ回
路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ Ａ 流路を遮蔽する板状のボデイと、 Ｂ このボデイを貫通して形成され、絞りを構成
   する孔と、 Ｃ 短冊形の磁性バネ材によつて形成され、遊端
   部が上記孔の出口に対向して配置され、上記孔を
   通過した流体が板面に対してほぼ直交する向に当
   たるように配置された片持梁形受圧板と、 Ｄ この片持梁形受圧板の両側縁に沿つて設けら
   れ、流体の流路を塞ぐ側壁と、 Ｅ 上記片持梁形受圧板の先端に対向して設けら
   れ、下流に向かう程流路の断面積を漸次拡げる形
   状を持つ切欠が形成された直線化補正用の壁と、 Ｆ 上記片持梁形受圧板の板面と対向して設けら
   れ、片持梁形受圧板との対向間隔を変化すること
   によりインダクタンス値が変化する変位検出コイ
   ルによつて構成された変位検出手段と、 によつて構成したことを特徴とする流量変換装
   置。