JPS60257318A - 流量測定装置 - 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】 崖１」≦１ｕ」を顆 本発明は、流体の流量を測定する装置、詳細には内部に
フロートが配置されたテーパー付き流管を備えた流量測
定装置に関するものである。

皿米食茨血 公表された英国特許出願第２，１１Ｌ１９６　Ａ号には
、流量を測定すべき流体がテーパー付きのボアを通って
流れるようになっているガラス管を有する流量計が記載
されている。管内に配置されたフロートは、ボア内のそ
の位置が管を通る流体の流量によって決まるような形状
に作られている。

管内のフロート移動通路を横断して、フロート背後のガ
ラス管表面にある光導電性膜のテーパー付き帯の上に放
射エネルギーが照射される。膜の電気抵抗は、ガラス管
のボア内のフロートの位置により、膜に入射したエネル
ギー陰影の位置の関数として変化する。

英国特許第８０７，４９４号には、管内の流体流量が所
定値以下に下がったとき、それを検知する装置が開示さ
れている。装置は、流体が通る通路として垂直テーパー
付き管を有する。フロートは管の全長に沿って自由に動
くことができる。管の側面から管に入る周囲光線、すな
わち他の光線はフロートの下半分から光電池に向けて反
射するように、光電池は管の最下端またはその近くに配
置されている。

管を通る流体の流れが減少するとフロートは下降し、所
定のカットオフ点に達すると、フロー１−からはもはや
光電池を作動させるだけの光が反射しないので、警報器
が作動する。

発明が解決しようとする問題点 医療機器、たとえば麻酔装置は、２種またはそれ以上の
流体の流量を同時に測定する必要のあることが多く、こ
の測定は、通常横に並べた１列の流量計を用いて行なわ
れる。フロートの移動通路を横断してエネルギーが放射
されるようになっている前記英国特許出願第２．１１Ｌ
１９６　Ａ号や前記英国特許第８０７，４９４号に記載
された形式の流量計や検知器の場′合は、１列の流量計
の全幅が広がるか、またはフロートや管の視認が妨げら
れよう。

本発明の目的は、上述の既知流量計の欠点を克服するた
め、管に沿って軸方向に放射されたエネルギーを検出す
る形式の流量測定装置を提供することにある。

ｂ題屯を解ｌするための一＋Ｕ 本発明による流量測定装置は、流体が通る通路としてテ
ーパー付きボアを有する管、管の全長に沿って自由に動
くことができるフロート、電磁放射源、および管に沿つ
て軸方向に放射源から放射された電磁放射を検知するセ
ンサから成っており、その構成は、管を通る流体の一定
流量に対し、フロートが管のボア内の対応する位置を取
り、それにより放射源からセンサに達する電磁エネルギ
ーの量が決まるようになっている。

放射源は管の一端に配置し、センサは管の他端に配置す
ることが好ましい。フロートと管の内面との間の環状間
隔により、放射源からセンサに達する電磁エネルギーの
量が決まる。

別の実施例では、放射源とセンサが同し端に配置され、
放射源が発した電磁放射はフロートの外面の少なくとも
一部によりセンサに向けて反射される。

以下、添付図面を参照し、実例として本発明の詳細な説
明する。

実施例 第１図に示すように、流量測定装置１は、流量を測定す
べき流体が通る通路として各端が開いたテーパー付きボ
アを有する細長い流管２を備えている。管２内に配置さ
れている球形フロート３は、管の全長に沿って自由に動
くことができる。

管２の一端（下端）には、隔室７内に電磁放射源８が入
っているハウジング６を有する放射装置４が配置されて
いる。隔室７には、放射源８から出た電磁エネルギーが
管２の内部に沿って軸方向に通過することを許す窓１０
が付いている。ハウジング６はカバー１２で閉しられ、
流体が入る通路として入口１４が設けられている。ハウ
ジング６には、図示のように、管２の下端の上方に延び
［ているフロート停止装置１６が取り付けられている。

管２の下端の周囲には、放射装置４をガス洩れがないよ
うに取り伺けるため、シール１８が付いている。

管２の反対端（上端）には、放射源８が管２に鉛って軸
方向に放射した電磁エネルギーを検出するセンサ２８が
隔室２７内に入っているハウジング２６を存する検出装
置２４が配置されている。

本実施例では、放射源８は赤外線ＬＥＤ源であり、セン
サ２８は大面積のフォトダイオードである。

隔室２７には、そのほか、赤外線フィルタ２９　“と窓
３０が付いている。ハウジング２６はカバー３２が閉し
られ、流体がハウジングから出る通路として出口３４が
設けられている。管２の上端の周囲には、検出装置２４
をガス洩れがないように取り付けるため、シール３８が
付いている。

放射源８が発した電磁放射が流管壁を通過しないように
、流管２の端面３７は、黒色に塗られていることが好ま
しい。

周囲放射から管２をしゃへいするため、一部を゛点線で
示したフィルタ４０が管を取り囲んでいる。

もし、その動作周波数において周囲光線に反応を示さな
いセンサを使用すれば、フィルタ２９．４０を省くこと
ができる。

増幅器、リニヤライザー、アナログデジタル変換器等を
含んでいる電子処理パッケージは、管２に隣接して配置
することができ、放射源８およびセンサ２８に電気的に
接続されている。このパッケージには、パルス式または
チョップ式放射装置／検出装置技術に必要な電子素子が
含まれていよう。

叩 流量が測定される流体は、入口１４を通ってハウジング
６に入り、管２を上昇してハウジング２６に入り、出口
３４を通って装置１から出る。

管２を通る流れが変化すると、フロート３が管２内で上
下する。もし、フロート３が流量の増加に応じて上昇す
れば、フロート３の外面と管２の内面との間の環状間隙
が拡大し、その結果、放射源８から出た電磁エネルギー
はより多くセンサ２８に達しよう。センサ２８は、放射
源８から来たエネルギー量に対応する信号を発生ずる。

この信号は、電子パッケージへ送られて管２を通る流体
の流量を示す情報が作られる。

管２はテーパー付きであるから、フロー１−３が流体流
量の変化に応じて管２に沿って動くと、当然、フロート
３と管２の間の環面積は変化し、センサ２８が発生ずる
信号も変化する。

次に、第２図について説明する。修正態様では、放射源
８から出た電磁放射を管２内で管２に沿ってビームとし
て導くために、隔室７内の放射源８と窓１０の間にレン
ズ系４２を配置することができる。前記ビームはテーパ
ー付き管２の開度とは１゛同じ開度で一発散する。

上記２つの実施例の独特な利点は、センサ２８により検
出されるエネルギーレベルがフロート３と管２の内面と
の間の環状間隙によって決まり、したがって、流体流量
の直接測度が得られることである。仮に管２の内側が汚
れたり、部分的に閉塞したとしても、上述の実施例にお
いて説明した装置は、管２内のフロート３の高さと流体
流量との関係にのみ依存している装置より良好な信号が
得られることは明らかである。

上記２つの実施例では、放射装置４と検出装置２４は、
管２の両端に配置されているが、第３の実施例として、
検出装置がフロート３の反射面から反射された光を検出
するように、放射装置と検出装置を管２の同じ端に配置
することもできる。

もし、フロート３が管２を通る流体流量の増加により上
昇すれば、反射されて戻るエネルギーは、進んだ距離の
二乗に反比例して減少するが、これは放射源に隣接する
センサの出力の変化としてわかる。

代りに、管の反対側の端に配置された反射板からの反射
をセンサで検出することも可能である。

また、放射装置と検出装置とを管の両端に配置し、伝播
または反射のすべての組合せを測定することも可能であ
る。

第１図および第２図に示したフロート停止装置１６．３
６の独自の形状は、放射源８から流管２に沿って軸方向
に進み、流管の内面とフロート３との間の環状間隙を通
る電磁放射をある程度阻止するきらいがある。この傾向
を最小限にするために、この分野で知られている、流管
２と同心の中央ストップ部と、流管の端部に締りばめに
なっている薄い放射状に延びた固定用フランジとを有す
るフロート停止装置を使うことができる。薄いフランジ
は、放射源８からの流管２に沿った電磁放射の流れに対
しほとんど抵抗を示さない。

赤外線放射源について説明してきたが、放射源は同様に
白色光線、単色光線または紫外線を発することも可能で
あろう。いずれの場合でも、センサは、その上に注がれ
るエネルギーの量に比例する直接起電力を、能動的に与
えるか、またはある性質たとえば抵抗またはキャパシタ
ンスが光に応答して変化し、その変化を適当な電子手段
で測定するという意味で、受動的に与えるものが選ばれ
よう。

【図面の簡単な説明】

第１図は、流量測定装置の略図、および第２図は、第１
図の装置を修正した装置の略図である。 １・・・・・・流量測定装置　２・・・・・・流管３・
・・・・・球形フロート　４・・・・・・放射装置６・
・・・・・ハウジング　７・・・・・・隔室８・・・・
・・放射源　１０・・・・・・窓１２・・・・・・カバ
ー　１４・・・・・・入口１６・・・・・・フロート停
止装置

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）　流量を測定する流体が通ることができるテーパ
   ー付きボアを有する管、前記管を通る流体の一定流量に
   対しフロートが前記管のボア内で対応する位置を取るよ
   うに管の全長に沿って自由に動くことができるフロート
   、前記管の端またはその近くに配置された電磁放射検出
   センサ、を備えており、管に沿うフロートの位置により
   放射源から出て管に沿って軸方向に前記センサに達する
   電磁放射の量が決まるように、電磁放射源が管の端また
   はその近くに配置されていることを特徴とする流量測定
   装置。
2. （２）　前記放射源は管の一端に配置され、前記センサ
   は管の反対側の端に配置されており、フロートと管の内
   面との間の環状間隙により前記放射源から出て前記セン
   サに達する電磁エネルギーの量を決めることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の装置。
3. （３）前記放射源と前記センサは、管の同じ端に配置さ
   れており、前記フロートの外面の少なくとも一端が前記
   放射源から出た電磁放射を前記センサに向けて反射する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の装置。
4. （４）前記センサは、検出した放射の量に対応する電気
   信号を発生し、その信号は電気的に処理されて管を通る
   流体流量を示す読みが提供されることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項、第２項、または第３項に記載の装置
   。
5. （５）前記電磁放射源は、赤外線放射ダイオードであり
   、前記センサばフォトダイオードであることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項から第４項のいずれかに記載の
   装置。
6. （６）　前記放射源から発せられた電磁放射を管内に管
   に沿うビームとして導くためにレンズが設置されており
   、前記ビームは前記テーパー付き管の開度とはパ同じ開
   度で発散することを特徴とする特許請求の範囲第１項か
   ら第５項のいずれかに記載の装置。
7. （７）前記管を電磁放射フイ！レタが取り囲んでいるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項から第６項のいず
   れかに記載の装置。
8. （８）前記テーパー付き管の各端にはフロート停止位置
   が設置されていることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項から第７項のいずれかに記載の装置。