(57)【要約】【課題】差圧がほとんど０の状態であっても、または、配管中が流体で満たされていなくても、流体利用機器のドレン流量を測定する方法およびそのための流量計を提供する。【解決手段】流体の圧力や圧力差などを直接的に利用することなく測定できるようにするもので、升４に垂直方向に等間隔の複数個の小孔ｎを開けておき、それぞれの小孔ｎから流出する流体を合計することにより予め液面６の高さＺの変化量と升から流出する流量Ｑとの関係を求めておき、例えばメインの油圧システムのドレンの流体を、この油圧システムのドレンのオンライン８から外した迂回ラインの配管９に通して一時的に升４の底部周壁から升４の中に注入し、注入した升４内の流体の液面高さＺを液面６の上部に備えた超音波距離計５からの距離により算出して液面高さＺを知り、この液面高さＺを上記の流量Ｑの関係に適用してこの油圧システムのドレン流量を測定する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
垂直方向に等間隔の複数個の小孔を開けた升を用意し、升内の流体の液面高さを液面上部に備えた超音波距離計からの距離から算出し、一方、予めそれぞれの小孔から流出する流体を合計した流量と液面高さとの関係を求めておき、流体装置のメインシステムの流体のオンラインの流体送給用のポンプのドレンからオンラインを外した迂回ラインの配管を配設し、該配管を升の底部周壁に等間隔で垂直方向の多数の小孔を有する升の底部側壁に接続して升の中に流体を注入、升の小孔から流体を迂回ラインの配管に流出して戻しながら升内の流体の液面高さを超音波距離計により測定し、該測定値から配管を流れる流量を知ることを特徴とするドレン流量の測定方法。
【請求項２】
底部周壁に流体を導く配管を接続する孔を有しかつ周壁に底面から垂直方向に等間隔に開口した複数の小孔を有する升と、升の上方に升内の液面高さを測定するため液面と対向させて配設した超音波距離計とから形成したことを特徴とするドレン流量測定用の流量計。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は流体の流量の測定に用いるもので、特に流量計の入側と出側の圧力差がほとんど０の場合あるいは配管中が流体で満たされていない場合でも高い精度で検出できるドレン流量の測定方法およびその測定用の流量計に関し、特に、油圧システムのポンプのドレンの流量の測定に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から流体の流量を測定する方法として流量計がある。流量計の種類として差圧式流量計、容積式流量計、面積式流量計、超音波式流量計がある。差圧式流量計では流量計の入側と出側の圧力差すなわち差圧を利用したもので、このため差圧がほとんど０に近いところでは利用できない。このような差圧がほとんど０の状態とは、例えば、配管中が流体で満たされていない状態をさす。さらに、容積式流量計では流体の差圧によって生じる流体を送り出す回転子の回転を利用しているので、圧力がなく差圧が生じないところでは利用できない。面積式流量計でも流量計の入側と出側の圧力差すなわち差圧を利用したものであるので、差圧がほとんど０に近いところでは利用できない。また、超音波を利用して測定する超音波流量計では、精度が悪く、このため毎分数リットルの精度では測定することができない上に、やはり配管中がすべて流体で満たされていなければ測定することはできない。
【０００３】
本発明に近い技術例としては、液面を感知するためにフロート（浮き）を用いた例がある。すなわち、流量計入側が絞られており、差圧を利用してフロートを浮かしている（特許文献１参照）。さらに、フロートを利用して流量を測定するものとして、フロートの上下の頻度やインターバルで流量を測定するものでがある（特許文献２参照）。
【０００４】
しかし、上記したように、これらの従来技術には、差圧がほとんど０の状態では、または、配管中が流体で満たされていなければ、測定できないという問題点があった。
【０００５】
【特許文献１】
特開平０２―３８８１６号公報
【特許文献２】
特開昭６１―２８８１２０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、上記の問題点を解決し、差圧がほとんど０の状態であっても、または、配管中が流体で満たされていなくても、ドレン流量を測定する方法およびそのための流量計を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するための本発明の手段は、請求項１の発明では、垂直方向に等間隔の複数個の小孔を開けた升を用意し、升内の流体の液面高さを液面上部に備えた超音波距離計からの距離から算出し、一方、予めそれぞれの小孔から流出する流体を合計した流量と液面高さとの関係を求めておき、流体装置のメインシステムの流体のオンラインの流体送給用のポンプのドレンからオンラインを外した迂回ラインの配管を配設し、該配管を升の底部周壁に等間隔で垂直方向の多数の小孔を有する升の底部側壁に接続して升の中に流体を注入、升の小孔から流体を迂回ラインの配管に流出して戻しながら升内の流体の液面高さを超音波距離計により測定し、該測定値から配管を流れる流量を知ることを特徴とするドレン流量の測定方法である。
【０００８】
請求項２の発明では、底部周壁に流体を導く配管を接続する孔を有しかつ周壁に底面から垂直方向に等間隔に開口した複数の小孔を有する升と、升の上方に升内の液面高さを測定するため液面と対向させて配設した超音波距離計とから形成したことを特徴とするドレン流量測定用の流量計である。
【０００９】
すなわち、本発明のドレン流量の測定は、流体の圧力や圧力差などを直接的に利用することなく測定できるようにするもので、升に垂直方向に等間隔の複数個の小孔を開けておき、それぞれの小孔から流出する流体を合計することにより予め液面の高さの変化量と升から流出する流量との関係を求めておき、例えばメインの油圧システムのドレンの流体を、この油圧システムのドレンのオンラインから外した迂回ラインの配管に通して一時的に升の底部から升の中に注入し、注入した升内の流体の液面高さを液面上部に備えた超音波距離計からの距離により算出して油圧システムのドレン流量を測定する方法およびその装置である。
【００１０】
この測定方法は、ベルヌーイの定理を活用するもので、図２に示すように、ドレンの流体を一時的に断面積Ａの升４の中に注入して溜め、升４の周壁に設けた小孔ｎから流体を流出させる。その流出流量ｑは、ベルヌーイの定理から数式１で表される。
【００１１】
【数１】
ｑ＝ＣＡ（２ｇｈ）１／２
ただし、Ｃ：流体の流量係数、Ａ：升の断面積、ｇ：重力の加速度、ｈ：小孔ｎの中心から液面までの距離である。
【００１２】
この場合、例えば、５０リットル程度の流量を測定するために、小孔ｎを複数個、升４の周辺に底部から上方向に垂直に等間隔に開口する。それぞれの小孔ｎから流出する流量を合計したものがそのときの液面高さの流体の流量ｑとなる。
【００１３】
図３に示すように、液面６が、孔ｎ２の直下と孔ｎ１間にある時の流量は孔ｎ１の流量ｑ１を測定して求め、孔ｎ３の直下と孔ｎ２間にある時の流量は孔ｎ１と孔ｎ２の流量の合計のｑ１＋ｑ２を測定して求め、以下同様に孔ｎ４と孔ｎ３間にある時はｑ１＋ｑ２＋ｑ３の流量を測定して求め、このようにして最上部の孔より上に液面がある時の流量を予め測定して求めておく。そしてその測定値を基に液面６の高さＺと流量ｑの関係を求めておく。
【００１４】
一方、図４に示すように、升４内の流体の液面６に対向して升４の上方に超音波距離計５を配設し、升４の底面７と超音波距離計５との距離Ｚ０を測定しておく。次に、液面６を超音波距離計５で測定し、超音波距離計５と液面６までの距離Ｚ１を求める。Ｚ０−Ｚ１＝Ｚ２が、底面７からの液面６の高さＺである。よって液面６の高さＺを超音波距離計５で間接的に測定することができ、この時の液面高さＺを、上記で求めた流体の液面６の高さＺと小孔ｎから流出する流量ｑの関係に適用することで、この時の流量ｑが測定できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の各実施の形態を図面を用いて説明する。本実施の形態の例のドレン流量計は、先ず、図５に示すように、直径２００ｍｍ、高さ４５０ｍｍの円筒状の升４を製作し、円筒状の升４の底部側面に開口した孔に油圧機器、例えば油圧シリンダー２の油圧ユニットのポンプ１のドレン流体の油をオンライン８のポンプ１から流す迂回ラインの配管９を設ける。次に、流体が流出する小孔ｎの径を８ｍｍとし、３０ｍｍピッチで底面７から上方向に垂直に等間隔に１０個の小孔ｎを升４の周壁に開口し、上記の迂回ラインの配管９を升４の底部側面に開口した孔に接続して流体を流入可能とする。さらに、この升４の上方に超音波距離計５を設け、これらの升４と超音波距離計５とにより本発明の流量計１０とする。一方、升４に設けた小孔ｎから流出する流体の流量を測定するドレン流量計３を迂回ラインの配管７に設ける。このように準備すると。メインシステムの油圧ユニットのオンライン８から迂回する配管９に流入する流体を升４に注入し、液面６が小孔ｎ１、小孔ｎ２、〜小孔ｎ１０に来た時のそれぞれの流出する合計流量をドレン流量計３の例えばメスシリンダーで量る。小孔の径が８ｍｍ、ピッチ３０ｍｍの時、孔から流出する合計量は、流量ｑ１＝２．２リットル、ｑ１＋ｑ２＝５．３リットル、‥‥、ｑ１＋ｑ２＋〜＋ｑ５＝１８．５リットル、ｑ１＋ｑ２＋〜＋ｑ６＝２３．９リットル、ｑ１＋ｑ２＋〜＋ｑ７＝２９．８リットル、ｑ１＋ｑ２＋〜＋ｑ８＝３６．１リットル、ｑ１＋ｑ２＋〜＋ｑ９＝４２．８リットル、ｑ１＋ｑ２＋〜＋ｑ１０＝４９．８リットルであった。
【００１６】
この流量ｑの測定値から液面の高さＺと流体が流出する流量Ｑの関係の近似式である数式２を求めた。
【００１７】
【数２】
流量Ｑ＝０．０２０４×（Ｚ１．３６２７）
ただし、Ｑ：流量、Ｚ：液面の高さである。
【００１８】
そして、円筒の升４の上部に液面６に垂直に対向させて液面６を測定するため上記で設けた超音波距離計５を升４の最上部の小孔ｎ１０より２００ｍｍの上部に位置するものとする。この超音波距離計５を用いて油圧シリンダー２を有する油圧ユニットのポンプ１のドレン量の測定を行った。この結果を表１に示す。
【００１９】
【表１】
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【００２０】
以上のことから流体の液面高さＺとドレン量Ｑの関係がわかり、ドレン流量Ｑが毎分リットル単位の精度で測定できることがわかった。
【００２１】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明は流体の差圧がほとんど０の状態または配管中が流体で満たされていない状態でも、測定する流体をその流体機器のオンラインから外して迂回ラインに設けた升の中に一時的に注入し、その升内の流体の液面の高さを升の上方に設けた超音波距離計により測定することによってその升に設けた小孔から流出する流体の流量を、求めることができ、しかもその流量が数リットル毎分の精度で測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のドレン流量計を設けた油圧システムを示す図である。
【図２】本発明のドレン流量計の原理を示す図である。
【図３】本発明のドレン流量計に使用する升を示す図である。
【図４】超音波距離計と液面との関係を示す図である。
【図５】本発明のドレン流量計の概略を示す図である。
【符号の説明】
１  ポンプ
２  油圧シリンダー
３  ドレン流量計
４  升
５  超音波距離計
６  液面
７  底面
８  オンライン
９  配管９
ｎ  小孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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