JP2001317973A - 渦流量計 - Google Patents
渦流量計Info
- Publication number
- JP2001317973A JP2001317973A JP2000138432A JP2000138432A JP2001317973A JP 2001317973 A JP2001317973 A JP 2001317973A JP 2000138432 A JP2000138432 A JP 2000138432A JP 2000138432 A JP2000138432 A JP 2000138432A JP 2001317973 A JP2001317973 A JP 2001317973A
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- detection sensor
- vortex generator
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 Ｓ／Ｎ比が向上された渦流量計を提供する。
【解決手段】 カルマン渦により柱状の渦発生体あるい
は受力体に作用する交番力を検出して流速流量を測定す
る流速流量測定装置において、前記渦発生体あるいは受
力体に設けられ前記渦発生体あるいは受力体の軸方向の
重心軸を対称軸として配置された剪断応力検出形圧電素
子からなるトーション検出センサを具備した事を特徴と
する渦流量計である。
は受力体に作用する交番力を検出して流速流量を測定す
る流速流量測定装置において、前記渦発生体あるいは受
力体に設けられ前記渦発生体あるいは受力体の軸方向の
重心軸を対称軸として配置された剪断応力検出形圧電素
子からなるトーション検出センサを具備した事を特徴と
する渦流量計である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、Ｓ／Ｎ比が向上さ
れた渦流量計に関するものである。
れた渦流量計に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図８は、従来より一般に使用されている
従来例の構成説明図で、例えば、特開昭５３−１４８４
７０号公報に示されている。図９は図８の要部斜視図で
ある。
従来例の構成説明図で、例えば、特開昭５３−１４８４
７０号公報に示されている。図９は図８の要部斜視図で
ある。
【０００３】図８，図９において、１は測定流体の流れ
る管路である。２は管路１に直角に挿入された柱状の渦
発生体で、この場合は両端が管路１に固定された断面三
角形状のものを示したが、他の形状、例えば断面矩形状
等でもよい。
る管路である。２は管路１に直角に挿入された柱状の渦
発生体で、この場合は両端が管路１に固定された断面三
角形状のものを示したが、他の形状、例えば断面矩形状
等でもよい。
【０００４】２１は渦発生体２に連結された支持部で、
この場合は円筒状に構成されている。２２は支持部２１
を介して渦発生体２を支持する取付けフランジである。
３１は円筒状の検出センサ部で、支持部２１の円筒内に
設けられ、せん断応力に対して感度の大きい性格を有す
るものが用いられている。
この場合は円筒状に構成されている。２２は支持部２１
を介して渦発生体２を支持する取付けフランジである。
３１は円筒状の検出センサ部で、支持部２１の円筒内に
設けられ、せん断応力に対して感度の大きい性格を有す
るものが用いられている。
【０００５】この場合はニオプ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ
3）よりなる圧電素子が使用されている。３２は封着体
で、絶縁材よりなり、検出センサ部３１を支持部２１の
円筒内に周囲より絶縁して封着するもので、この場合は
ガラス材が用いられている。而して、検出センサ部３１
と封着体３２により応力検出部３が構成される。
3）よりなる圧電素子が使用されている。３２は封着体
で、絶縁材よりなり、検出センサ部３１を支持部２１の
円筒内に周囲より絶縁して封着するもので、この場合は
ガラス材が用いられている。而して、検出センサ部３１
と封着体３２により応力検出部３が構成される。
【０００６】以上の構成において、管路１内に測定流体
が矢印Ｘの方向に流れ、渦発生体２に流れがあたると、
その後、流速に渦が発生する。この渦により、渦発生体
２に生ずる交番の揚力により、渦発生体２には曲げモー
メントＭとねじりモーメントＱが働く。
が矢印Ｘの方向に流れ、渦発生体２に流れがあたると、
その後、流速に渦が発生する。この渦により、渦発生体
２に生ずる交番の揚力により、渦発生体２には曲げモー
メントＭとねじりモーメントＱが働く。
【０００７】支持部２１には、このねじりモーメントＱ
によりせん断応力が生じ、検出センサ部３１により内部
応力の変化（この場合は電圧の変化）が検出される。
によりせん断応力が生じ、検出センサ部３１により内部
応力の変化（この場合は電圧の変化）が検出される。
【０００８】この変化の回数を検出する事により渦発生
周波数が検出できる。今、検出センサ部として圧電素子
を便用した場合について、その検出原理を説明すると、
圧電素子は応力σ1を受けると圧電効果により電圧△Ｖ1
を発生する。
周波数が検出できる。今、検出センサ部として圧電素子
を便用した場合について、その検出原理を説明すると、
圧電素子は応力σ1を受けると圧電効果により電圧△Ｖ1
を発生する。
【０００９】式で示すと次の如くなる。 ΔＶ1＝ｄ・σ1・ｔ （１） σ1＝ｎ1（Ｆ／Ａ1） （２）
【００１０】ここで、ｄ：圧電定数 ｔ：電極間距離 ｎ1：定数 Ａ1：センサ部の剛性 Ｆ：渦放出による交番力
【００１１】本発明の内部応力検出方式では、渦発生体
２内に生じる応力を直接検出するものであり、小さな応
力でも充分な出力が得られる。この結果、センサ部の剛
性を大きくすることができる。
２内に生じる応力を直接検出するものであり、小さな応
力でも充分な出力が得られる。この結果、センサ部の剛
性を大きくすることができる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな装置においては、渦発生体２の軸方向の重心軸と、
応力検出部３の対称軸との一致に付いての考慮が成され
ていない。信号トルク以外の振動ノイズ（例えば、曲げ
や軸周り以外の剪断力等）に付いての検討がない。
うな装置においては、渦発生体２の軸方向の重心軸と、
応力検出部３の対称軸との一致に付いての考慮が成され
ていない。信号トルク以外の振動ノイズ（例えば、曲げ
や軸周り以外の剪断力等）に付いての検討がない。
【００１３】従って、振動ノイズをキャンセルすること
が出来ず、Ｓ／Ｎ比が良好な渦流量計を得ることが出来
ない。
が出来ず、Ｓ／Ｎ比が良好な渦流量計を得ることが出来
ない。
【００１４】本発明の目的は、上記の課題を解決するも
ので、圧電素子の分極、組立てが工夫されたトーション
検出センサを使用して、信号の捻り力以外の力には、出
力信号を発しないように、渦発生体あるいは受力体の重
心軸に組み込むことにより、Ｓ／Ｎ比が向上された渦流
量計を提供することにある。
ので、圧電素子の分極、組立てが工夫されたトーション
検出センサを使用して、信号の捻り力以外の力には、出
力信号を発しないように、渦発生体あるいは受力体の重
心軸に組み込むことにより、Ｓ／Ｎ比が向上された渦流
量計を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明では、請求項１の渦流量計において
は、カルマン渦により柱状の渦発生体あるいは受力体に
作用する交番力を検出して流速流量を測定する流速流量
測定装置において、前記渦発生体あるいは受力体に設け
られ前記渦発生体あるいは受力体の軸方向の重心軸を対
称軸として配置された剪断応力検出形圧電素子からなる
トーション検出センサを具備した事を特徴とする。
るために、本発明では、請求項１の渦流量計において
は、カルマン渦により柱状の渦発生体あるいは受力体に
作用する交番力を検出して流速流量を測定する流速流量
測定装置において、前記渦発生体あるいは受力体に設け
られ前記渦発生体あるいは受力体の軸方向の重心軸を対
称軸として配置された剪断応力検出形圧電素子からなる
トーション検出センサを具備した事を特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下図面を用いて本発明を詳しく
説明する。図１は本発明の一実施例の要部構成説明図、
図2は図1の平面図である。図において、図８と同一記号
の構成は同一機能を表す。以下、図８と相違部分のみ説
明する。
説明する。図１は本発明の一実施例の要部構成説明図、
図2は図1の平面図である。図において、図８と同一記号
の構成は同一機能を表す。以下、図８と相違部分のみ説
明する。
【００１７】図において、トーション検出センサ５１
は、渦発生体あるいは受力体に設けられ、渦発生体ある
いは受力体の軸方向の重心軸を対称軸として配置された
剪断応力検出形圧電素子からなる。
は、渦発生体あるいは受力体に設けられ、渦発生体ある
いは受力体の軸方向の重心軸を対称軸として配置された
剪断応力検出形圧電素子からなる。
【００１８】要するに、トーション検出センサ５１の対
称軸が、渦発生体あるいは受力体の軸方向の重心軸に配
置されている。この場合は、渦発生体２に配置されてい
る。、
称軸が、渦発生体あるいは受力体の軸方向の重心軸に配
置されている。この場合は、渦発生体２に配置されてい
る。、
【００１９】トーション検出センサ５１自体は、図３に
示す如く、例えば、書名：超音波エレクトロニクス振動
論Ｐ１１８〜Ｐ１２３、発行日：１９９８年２月２０
日、著者：富川義朗、発行所：朝倉書店、に示されてい
る。図において、Ａは分極方向、Ｂトーションひずみを
示す。
示す如く、例えば、書名：超音波エレクトロニクス振動
論Ｐ１１８〜Ｐ１２３、発行日：１９９８年２月２０
日、著者：富川義朗、発行所：朝倉書店、に示されてい
る。図において、Ａは分極方向、Ｂトーションひずみを
示す。
【００２０】この場合は、トーション検出センサ５１
は、円環をいくつかに分割し、この場合は４個、周方向
に電界をかけ分極Ａする。ねじり力Ｂが働くとせん断応
力が周方向に加わるため、圧電素子のすべり（せん断）
モードにより電荷が発生する。
は、円環をいくつかに分割し、この場合は４個、周方向
に電界をかけ分極Ａする。ねじり力Ｂが働くとせん断応
力が周方向に加わるため、圧電素子のすべり（せん断）
モードにより電荷が発生する。
【００２１】また、トーション検出センサ５１の軸周り
以外のせん断応力に関しては、応力方向の左右でキヤン
セルされる。また、振動による曲げや検出素子の軸方向
の振動による圧縮は、厚さ方向の応力として検出素子に
加わるが、分極方向と直交するため、出力は発生しない
構造となっている。
以外のせん断応力に関しては、応力方向の左右でキヤン
セルされる。また、振動による曲げや検出素子の軸方向
の振動による圧縮は、厚さ方向の応力として検出素子に
加わるが、分極方向と直交するため、出力は発生しない
構造となっている。
【００２２】以上の構成において、カルマン渦の生成に
より渦発生体２に、交番のねじれ応力が働き、それに伴
いトーション検出センサ５１に交番の出力が生ずる。こ
の出力変動の周波数を測定する事により、渦周波数すな
わち流量を測定する事が出来る。
より渦発生体２に、交番のねじれ応力が働き、それに伴
いトーション検出センサ５１に交番の出力が生ずる。こ
の出力変動の周波数を測定する事により、渦周波数すな
わち流量を測定する事が出来る。
【００２３】トーション検出センサ５１の中心軸を、渦
発生体２の軸方向の重心軸上におくことにより、外部振
動が働いても、トーション検出センサ５１にはトルクが
働かず、振動によりトーション検出センサ５１に曲げや
軸方向の応力が働いても、このトーション検出センサ５
１は厚さ方向の応力には出力しない。
発生体２の軸方向の重心軸上におくことにより、外部振
動が働いても、トーション検出センサ５１にはトルクが
働かず、振動によりトーション検出センサ５１に曲げや
軸方向の応力が働いても、このトーション検出センサ５
１は厚さ方向の応力には出力しない。
【００２４】この結果、外部振動に対して、きわめてＳ
／Ｎ比の良い検出部を構成することができる。
／Ｎ比の良い検出部を構成することができる。
【００２５】図４は本発明の他の実施例の要部構成説明
図、図５は図４の平面図である。本実施例においては、
受力体６１にトーション検出センサ５１が配置された実
施例である。
図、図５は図４の平面図である。本実施例においては、
受力体６１にトーション検出センサ５１が配置された実
施例である。
【００２６】図６は本発明の他の実施例の要部構成説明
図、図７は図６の側面図である。本実施例においては、
基板７１に4個の圧電素子７２が配置された実施例であ
る。図において、Ａは分極方向を示す。
図、図７は図６の側面図である。本実施例においては、
基板７１に4個の圧電素子７２が配置された実施例であ
る。図において、Ａは分極方向を示す。
【００２７】なお、以上の説明は、本発明の説明および
例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎな
い。したがって本発明は、上記実施例に限定されること
なく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、
変形をも含むものである。
例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎな
い。したがって本発明は、上記実施例に限定されること
なく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、
変形をも含むものである。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
によれば、次のような効果がある。トーション検出セン
サの中心軸を、渦発生体の軸方向の重心軸上におくこと
により、外部振動が働いても、トーション検出センサに
はトルクが働かず、振動によりトーション検出センサに
曲げや軸方向の応力が働いても、このトーション検出セ
ンサは厚さ方向の応力には出力しない。
によれば、次のような効果がある。トーション検出セン
サの中心軸を、渦発生体の軸方向の重心軸上におくこと
により、外部振動が働いても、トーション検出センサに
はトルクが働かず、振動によりトーション検出センサに
曲げや軸方向の応力が働いても、このトーション検出セ
ンサは厚さ方向の応力には出力しない。
【００２９】この結果、外部振動に対して、きわめてＳ
／Ｎ比の良い検出部を構成することができる渦流量計が
得られる。
／Ｎ比の良い検出部を構成することができる渦流量計が
得られる。
【００３０】従って、本発明によれば、Ｓ／Ｎ比が向上
された渦流量計を実現することが出来る。
された渦流量計を実現することが出来る。
【図１】本発明の一実施例の要部構成説明図である。
【図２】図1の平面図である。
【図３】図1の要部詳細説明図である。
【図４】本発明の他の実施例の要部構成説明図である。
【図５】図４の平面図である。
【図６】本発明の他の実施例の要部構成説明図である。
【図７】図６の側面図である。
【図８】従来より一般に使用されている従来例の要部構
成説明図である。
成説明図である。
【図９】図８の斜視図である。
１ 管路 ２ 渦発生体 ２１ 支持部 ２２ フランジ ５１ トーション検出センサ ６１ 受力体 ７１ 基板 ７２ 圧電素子 A 分極方向 B トーションひずみ X 測定流体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 黒森 健一 東京都武蔵野市中町２丁目９番32号 横河 電機株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】カルマン渦により柱状の渦発生体あるいは
受力体に作用する交番力を検出して流速流量を測定する
渦流量計において、 前記渦発生体あるいは受力体に設けられ前記渦発生体あ
るいは受力体の軸方向の重心軸を対称軸として配置され
た剪断応力検出形圧電素子からなるトーション検出セン
サを具備した事を特徴とする渦流量計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000138432A JP2001317973A (ja) | 2000-05-11 | 2000-05-11 | 渦流量計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000138432A JP2001317973A (ja) | 2000-05-11 | 2000-05-11 | 渦流量計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001317973A true JP2001317973A (ja) | 2001-11-16 |
Family
ID=18646036
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000138432A Pending JP2001317973A (ja) | 2000-05-11 | 2000-05-11 | 渦流量計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001317973A (ja) |
-
2000
- 2000-05-11 JP JP2000138432A patent/JP2001317973A/ja active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040810 |
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| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050927 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20051004 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20051205 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060105 |