JP2003014511A - 流量測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、濁度が高く光を透過し難い流体で
も高感度の測定ができ、小型で安価な流量測定装置を提
供することを目的とする。 【解決手段】 本発明の流量測定装置は、測定管路１内
に設置され流体にカルマン渦を発生させる渦発生体２
と、渦発生体２の下流側に設けられカルマン渦３によっ
て往復動作する可動体５ａと、磁界を発生する永久磁石
４ａと、永久磁石４ａによって形成された磁界を検出す
るホール素子６と、ホール素子６と接続され、ホール素
子６によって検出された磁界変化を抽出する信号処理回
路とを備え、永久磁石４ａもしくはホール素子６のいず
れか一方が可動体５ａに設けられたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、測定管路を流れる
気体や液体（以下、流体）の流量を測定する流量測定装
置、特にカルマン渦の発生数をカウントすることで流量
を測定するカルマン渦流量測定装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、測定管路を流れる流体の流量を測
定する流量測定装置としてカルマン渦流量測定装置がよ
く知られている。このカルマン渦流量測定装置は、流動
する流体中にカルマン渦を発生させ、このカルマン渦の
単位時間当りの発生数（以下、周波数）をカウントし、
この周波数から流量を算出するものである。これはカル
マン渦の周波数が流速に比例するという現象を利用した
ものである。

【０００３】このようなカルマン渦流量測定装置の中
で、従来、渦発生体と検出器をユニット化して小型化し
たカルマン渦流量測定装置が提案されている（特開６２
−１４２２６公報参照）。図１０は従来のカルマン渦流
量測定装置の構成を示す断面図である。

【０００４】図１０において、１は測定管路、２は渦発
生体、３はカルマン渦、１８は検出器、１９はホトセン
サ、２０は偏向フィルタ、２１は可動板、２２は支柱、
２３は制御回路である。

【０００５】図１０に示すように、従来のカルマン渦流
量測定装置は、渦発生体２と検出器１８が一体で成形さ
れており、矢印ｆで示す方向から流体が流入する測定管
路１内に、管路内壁の影響を受けないような配置で設け
られている。検出器１８は渦発生体２の背面側（ｆ方向
側）に形成された凹部内に収容され、発光、受光の２個
のホトセンサ１９と、流体中を透過する光の方向に変化
を加える偏光フィルタ２０が設けられた可動板２１を備
えており、支柱２２に回動自在に保持される。また、ホ
トセンサ１９によってパルスとして得られる検出信号
は、制御回路２３により処理される。

【０００６】この従来のカルマン渦流量測定装置は、測
定管路１に流体が流れるとカルマン渦３が発生し、偏光
フィルタ２０をもつ可動板２１が振動する。このとき、
ホトセンサ１９から発光された光は可動板２１の動きに
応じて偏光フィルタ２０によって変化が加えられ、偏光
フィルタ２０を通した光の強弱を入力信号として制御回
路２３がカウントすれば、流量を算出できるのである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のカルマン渦流量測定装置では、渦発生体２の背面側
を溝形状とし、凹部内部に偏光フィルタ２０を具備する
可動板２１とホトセンサ１９を設置するため、渦発生体
２の小型化に限界があり、装置全体の更なる小型化及び
低コスト化の障害となっていた。

【０００８】また、ホトセンサ１９間で受発光する光を
用いて検出を行なっているために、濁度が高く光を透過
し難い流体の場合、受光量は低下し、偏光フィルタ２０
による偏向もあまりはっきりせず、感度が鈍って流量測
定が困難になるという問題があった。

【０００９】そこで、本発明は、濁度が高く光を透過し
難い流体でも高感度の測定ができ、小型で安価な流量測
定装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するめ本
発明の流量測定装置は、測定管路内に設置され流体にカ
ルマン渦を発生させる渦発生体と、渦発生体の下流側に
設けられカルマン渦によって往復動作する可動体と、磁
界を発生する磁界発生手段と、磁界発生手段によって形
成された磁界を検出する磁界検出手段と、磁界検出手段
と接続され、磁界検出手段によって検出された磁界変化
を抽出する信号処理回路とを備え、磁界発生手段もしく
は磁界検出手段のいずれか一方が可動体に設けられたこ
とを特徴とする。

【００１１】これにより、濁度が高く光を透過し難い流
体でも高感度の測定ができ、小型で安価な流量測定装置
を提供することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】請求項１にかかる流量測定装置
は、流体が流れる測定管路と、測定管路内に設置され流
体にカルマン渦を発生させる渦発生体と、渦発生体の下
流側に設けられカルマン渦によって往復動作する可動体
と、磁界を発生する磁界発生手段と、磁界発生手段によ
って形成された磁界を検出する磁界検出手段と、磁界検
出手段と接続され、磁界検出手段によって検出された磁
界変化を抽出する信号処理回路とを備え、磁界発生手段
もしくは磁界検出手段のいずれか一方が可動体に設けら
れたことを特徴とする流量測定装置であるから、装置全
体の小型化を図ることができ、これに伴う低コスト化が
可能となる。また、可動体の往復動作によって起こる磁
界変化により、カルマン渦を検出するため、流体の濁度
の影響を全く受けない。

【００１３】請求項２にかかる流量測定装置は、可動体
が、渦発生体の下流側で片持ち支持されるとともに、自
由端近傍に磁界発生手段もしくは流量測定装置のいずれ
か一方が設けられたことを特徴とする請求項1記載の流
量測定装置であるから、可動体の振動幅の最も大きい場
所に磁界発生手段もしくは磁界検出手段のいずれか一方
を設置することにより、検出される磁界の変化幅の信号
レベルが大きくなるため、外乱ノイズの影響を受け難
く、また信号処理回路内の増幅回路及びフィルター回路
等の簡略化が可能となる。

【００１４】請求項３にかかる流量測定装置は、磁界発
生手段が可動体に設けられるとともに、磁界検出手段が
測定管路内に設けられたことを特徴とする請求項１また
は２に記載の流量測定装置であるから、磁界発生手段を
可動体に設けるとともに、磁界検出手段が測定管路内に
設けられるため、往復動作に起因する磁界検出に影響の
出る外乱ノイズの影響を削減できる。

【００１５】請求項４にかかる流量測定装置は、磁界発
生手段もしくは磁界検出手段のいずれか一方が測定管路
外に設けられたことを特徴とする請求項１または２に記
載の流量測定装置であるから、一方の部品を測定管路外
に設けることにより装置の組立性が向上する。

【００１６】請求項５にかかる流量測定装置は、磁界発
生手段が可動体に設けられるとともに、磁界検出手段が
測定管路外に設けられたことを特徴とする請求項４記載
の流量測定装置であるから、磁界検出手段を流体から隔
離することにより、流体が導電性を有する場合等に流体
を通じて侵入する外乱ノイズの影響を削減できる。ま
た、磁界検出手段にかかるリード線を内部から外部へ配
線する必要がなくなるため、これにかかるシール部材の
削減が可能となり、これに起因するリーク不良がなくな
る。

【００１７】請求項６にかかる流量測定装置は、磁界発
生手段が永久磁石であるこを特徴とする請求項１〜５の
いずれかに記載の流量測定装置であるから、電力等のエ
ネルギーを与えることなく常に安定した磁界を発生する
ことが可能となる。また、可動体に永久磁石を設置した
場合は可動部にリード線等を設ける必要がなくなる。

【００１８】請求項７にかかる流量測定装置は、磁界検
出手段がホール素子であることを特徴とする請求項１〜
６のいずれかに記載の流量測定装置であるから、ホール
素子は出力インピーダンスが低いため、外乱ノイズの影
響を低減できる。

【００１９】請求項８にかかる流量測定装置は、測定管
路と渦発生体が別部材で構成されたことを特徴とする請
求項１〜７のいずれかに記載流量測定装置であるから、
渦発生体単独での加工が可能となり加工精度が向上す
る。また、仮に渦発生体の不具合が発生した場合には渦
発生体のみの交換が可能となる。

【００２０】請求項９にかかる流量測定装置は、可動体
が渦発生体に支持されたことを特徴とする請求項１〜８
のいずれかに記載の流量測定装置であるから、可動体の
縦方向（流れ方向；図３と図４に示すＸ軸方向）の長さ
の自由度が広がり、磁界検出手段が検出する磁界の変化
幅の信号レベルが更に大くなり、外乱ノイズの影響を受
け難くなる。

【００２１】請求項１０にかかる流量測定装置は、可動
体が可動軸を有することを特徴とする請求項１〜９のい
ずれかに記載の流量測定装置であるから、可動軸により
可動体が往復動作するため、可動体の材料が剛性を有す
る場合でもスムーズな可動が可能となる。

【００２２】請求項１１にかかる流量測定装置は、可動
体が弾性を有する材料で形成された板材であることを特
徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の流量測定装
置であるから、可動軸及び軸受けの削減が可能となる。

【００２３】請求項１２にかかる流量測定装置は、可動
体が弾性を有する材料で形成された線状材であることを
特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の流量測定
装置であるから、可動体が線形状のため、流れと渦の成
長を妨げることが少ない。

【００２４】請求項１３にかかる流量測定装置は、線状
材が金属線であることを特徴とする請求項１２記載の流
量測定装置であるから、安価な材料で高温の流体の測定
が可能となる。

【００２５】請求項１４にかかる流量測定装置は、金属
線がコの字形状を有していることを特徴とする請求項１
３記載の流量測定装置であるから、磁界発生手段もしく
は磁界検出手段の周囲を支持することができる。

【００２６】請求項１５にかかる流量測定装置は、磁界
発生手段もしくは磁界検出手段のいずれか一方には、金
属線と嵌合するための保持溝が設けられていることを特
徴とする請求項１４記載の流量測定装置であるから、別
部品を設けることなく簡単な構造で磁界発生手段もしく
は磁界検出を保持することが可能となる。

【００２７】請求項１６にかかる流量測定装置は、金属
線には、磁界発生手段もしくは磁界検出手段を固定する
ための湾曲部が設けられていることを特徴とする請求項
１５記載の流量測定装置であるから、別部品を設けるこ
となく簡単な構造で磁界発生手段もしくは磁界検出を固
定することが可能となる。

【００２８】請求項１７にかかる流量測定装置は、渦発
生体には流れを横断する方向の中央近傍に開口部が設け
られ、該開口部と係合するため金属線には両端に曲げ部
を設けられていることを特徴とする請求項１３〜１６の
いずれかに記載の流量測定装置であるから、別部品を設
けることなく簡単な構造で可動部を渦発生体に固定する
ことが可能となる。

【００２９】以下、本発明の実施の形態について図面を
用いて説明する。

【００３０】（実施の形態１）図１は本発明の実施の形
態１における流量測定装置の構成を示す断面図を示す。
図２は本発明の実施の形態１における流量測定装置の図
１におけるＡ−Ａ断面図である。

【００３１】図１，図２において、１は測定する流体が
流れる測定管路、２は内壁の影響を受けないような配置
で測定管路１内部に設けられた渦発生体、３は渦発生体
２によって生成されるカルマン渦である。カルマン渦３
は、測定する流体の流速に比例した周波数で、上下交互
に回転方向が反転して生成される。４ａは測定管路１内
部に磁界を形成する磁界発生手段としての永久磁石であ
る。永久磁石４ａは後述する可動体５ａに取付けられ
る。９ａ、９ｂは測定管路１の両端に設置され、外部配
管（図示せず）と測定管路１を接続するための接続部で
ある。

【００３２】永久磁石４ａとしては、フェライト磁石を
用いることができるが、より高精度の測定を要求される
場合には、磁束密度が非常に高い永久磁石であるネオジ
ウム（Ｎｄ）、サマリウム（Ｓｍ）、セリウム（Ｃｅ）
系などの希土類永久磁石を用いるのが好適である。さら
に永久磁石４ａに、磁界を通す樹脂でモールド処理を行
ったり、コーティング材料によるコーティング処理を施
すことで、流体の温度による影響や、腐食性流体を流す
場合の腐食による影響を低減することが可能となり、流
体の種類や性質（温度やｐＨなど）の幅を広げることが
できる。また、磁界発生手段としては、永久磁石４a以
外にもソレノイド等の電磁石を用いるのでもよい。

【００３３】５ａは、カルマン渦３により、図1の矢印
ａで示すようにＺ軸上下方向に往復動作する可動体であ
る。本実施の形態１では、図２に示すように可動体５ａ
はＹ軸方向と平行で、測定管路１内壁面に片持ち支持し
ている。可動体５ａの自由端（先端）付近には永久磁石
４ａが取付けられている。可動体５ａには長期にわたっ
てＸ軸方向の流体の力が作用するから、Ｘ軸方向の流体
の流れに耐え得るだけの剛性と、カルマン渦３によって
矢印ａで示すＺ軸上下方向に往復動作するための弾性を
備えることが必要である。従って、構造上Ｘ軸方向には
剛性を示し、Ｚ軸方向には弾性を有する薄厚の金属板、
樹脂板、ゴム板等の弾性を有する材料からなる板材、も
しくは金属線等をＹ軸方向と平行に設置し、Ｘ軸方向の
流れに対する抵抗を減らし剛性を持たせることが好まし
い。

【００３４】６は、磁界発生手段４が形成する磁界を検
出するための磁界検出手段としてのホール素子であり、
ホール素子６は信号処理回路であるプリント基板７とリ
ード線８ａを介して電気的に接続されている。また、プ
リント基板７には信号を外部へ出力するためのリード線
８ｂが設けられている。本実施の形態１の流量測定装置
では、ホール素子６は測定管路１内部に設置されている
ため、リード線８ａを挿通する部分で漏れ防止用のシー
ル材（図示せず）が必要である。シール材としては、Ｏ
リングや接着剤などを用いることができる。なお、本実
施の形態１においては、永久磁石４を可動体５ａに設
け、ホール素子６を測定管路１内に設けたが、この関係
は逆にするのでも同様の作用効果を奏すものであり、永
久磁石４とホール素子６の設置位置を取り替えるのも適
当である。

【００３５】次に、上記構成を有する本実施の形態１に
おける流量測定装置の動作、作用について説明する。測
定する流体は、測定管路１に接続部９ａによって接続さ
れた一次配管（図示せず）側からＸ軸方向で示すように
流入する。流入後、流体は渦発生体２が存在するために
その周囲を流下し、その下流側にカルマン渦３を発生さ
せる。本実施の形態１では、渦発生体２の形状は三角柱
形状とし、三角柱の一側面が流れと正面となるように、
流れに垂直に衝突する方向（Ｘ−Ｚ平面内に正面を置く
方向）で測定管路１内に設置している。しかし、渦発生
体２の形状はカルマン渦３を発生させる形状であればど
のような形状であってもよい。また、測定管路１の断面
形状は、カルマン渦３の発生を阻害しない形状であれば
どのような形状であってもよい。

【００３６】次に、カルマン渦３は可動体５ａが設置さ
れている領域を通過する。ところで、カルマン渦３は渦
発生体２の上下に対照的に発生するから、Ｘ軸方向で示
される流体の流れ方向成分とは別に、Ｚ軸上下方向で示
される流れ成分も含まれる。これにより、回転方向が逆
である上下の渦の作用で可動体５ａが交互に応力を受
け、矢印ａで示すＺ軸上下方向に往復動作する。従っ
て、永久磁石６も矢印ａで示すＺ軸の上下方向に往復運
動し、測定管路１内部の磁界変化が生じる。ホール素子
６はホール効果によって磁界の向きや強さを測定するこ
とができ、測定管路１内部に生じた磁界変化、言い換え
るならホール素子６が設置されている場所での磁束密度
変化を検出し、それをプリント基板７の信号処理回路で
抽出して信号処理する。カルマン渦３は、上述したよう
にその周波数は流体の流速に比例するという特性を有し
ており、この磁束密度変化は、カルマン渦３の通過に伴
いパルス状に生じるため、プリント基板７にて処理した
信号をリード線８ｂを介して外部へ出力し、カウンタな
ど（図示せず）を用いて周波数をカウントすることで、
流体の流量を算出することが可能となる。ホール素子６
の設置場所は、永久磁石４ａとホール素子６の距離がカ
ルマン渦３の発生を阻害しない範囲内、できればできる
だけ近い方が好ましいが、磁束密度の変化を検出できる
場所であればどこに設置してもよい。

【００３７】また、磁界検出手段としてホール素子６以
外にもコイル（図示せず）を用いることもできる。この
場合は、このコイルが設置される場所における磁束密度
変化によって発生する誘導起電力をプリント基板７の信
号処理回路で抽出して信号処理し、外部出力した後、周
波数カウントにより流量を算出が可能となる。

【００３８】最後に、流体は接続部９ｂによって接続さ
れた二次配管（図示せず）側へと排出される。

【００３９】（実施の形態２）以下、図３〜図８に基づ
いて、本発明の実施の形態２における流量測定装置につ
いて説明する。図３は本発明の実施の形態２における流
量測定装置の構成を示す断面図を示す。図４は本発明の
実施の形態２における流量測定装置の図３におけるＢ−
Ｂ断面図である。また、図５は本発明の実施の形態２に
おける渦発生体の組立構成図であり、図６は本発明の実
施の形態２における流量測定装置の図５におけるＢ−Ｂ
断面図、図７は本発明の実施の形態２における可動体の
上面図、図８は本発明の実施の形態２における永久磁石
の側面図である。なお、実施の形態１と同一符号のもの
は同一構成を有するから、説明は省略する。

【００４０】図３〜８において、４ｂは実施の形態２の
永久磁石、５ｂは金属線で構成された実施の形態２の可
動体、１０は接続部９ｂ側から渦発生体２を挿入し固定
するための測定管路１の両サイド内壁面に形成された挿
入溝、１１は渦発生体２を測定管路１に固定するための
固定部、１２は渦発生体２の中央近傍に設けられた開口
部、１３は可動体５ｂの２個の湾曲部、１４は可動体５
ｂの２個の曲げ部、１５は永久磁石４ｂの側面に可動体
５ｂに固定するために形成された固定溝である。

【００４１】本実施の形態２の流量測定装置が、実施の
形態１の流量測定装置と異なる点は、（１）ホール素子
６が測定管路１の外部に設けられている点と、（２）渦
発生体２が測定管路１と別体で構成されている点と、
（３）測定管路１の両サイド内壁面に接続部９ｂ側から
渦発生体２を挿入して固定するための挿入溝１０が設け
られている点と、（４）可動体５ｂが金属線で構成され
ている点と、（５）図８に示すように永久磁石４ｂの側
面壁に可動体５ｂに固定するための固定溝１５が設けら
れている点である。以下、これらの点について詳細に説
明する。

【００４２】図３〜図８において、渦発生体２には、可
動体５ｂとそれに固定された永久磁石４ｂがＸ軸方向に
向けて片持ち状に支持され、渦発生体２のＹ軸方向の両
サイドには固定部１１が設けられている。この固定部１
１は挿入溝１０と圧入して嵌合し、可動体５ｂを測定管
路１内に固定するためのものである。また、図６に示す
ように渦発生体２の流れを横断する方向の中央近傍には
可動体５ｂを挿入し固定するための開口部１２が設けら
れている。また、図７に示すように可動体５ｂは金属線
で構成され、コの字形状で２個の湾曲部１３と、２個の
曲げ部１４とを有する。

【００４３】そこで、先ず渦発生体２の構成について説
明する。図５において、永久磁石４ｂは、矢印ｃで示す
ように、可動体５ｂを拡開方向に押し広げ、永久磁石４
ｂの固定溝１５に可動体５ｂを嵌めて元に戻して保持す
る。湾曲部１３が抑えとなり永久磁石４ｂの固定が可能
となる。さらに、矢印ｄで示すように、可動体５ｂを保
持した状態で渦発生体２の開口部１２に挿入してやれ
ば、可動体５ｂが開口部１２内で自力で広がり、曲げ部
１４が引っかかりとなって、渦発生体２への固定が可能
となる。可動体５ｂの弾力と流れから受ける力で、可動
体５ｂは渦発生体２に十分安定して固定される。このよ
うに組み立ててユニット化した渦発生体２を、Ｘ軸方向
から両サイドの挿入溝１０に沿って挿入し固定する。こ
の際の固定を接着剤やネジ等を用いて行うのも適当であ
るが、固定部１１を挿入溝１０よりも若干大きくし、圧
入によって固定すれば別部品や材料を使用することなく
しっかりとした固定ができる。

【００４４】次に、上記構成を有する本実施の形態２に
おける流量測定装置の動作、作用について説明する。測
定する流体は、測定管路１に接続部９ａによって接続さ
れた一次配管（図示せず）側から流入し、流入後、流体
は渦発生体２が存在するためにその周囲を流下し、その
下流側にカルマン渦３を発生させる。これにより、回転
方向が逆である上下の渦の作用で可動体５ｂが交互に応
力を受け、矢印ｂで示すＺ軸上下方向に往復動作するの
である。本実施の形態２では、可動体５ｂとして金属線
を用いているが、可動体５ｂをＸ軸方向で示される流体
の流れ方向と平行に設置しているため、その材料は矢印
ｂで示すＺ軸上下方向に往復動作するための弾性を有す
る材質であればよく、実施の形態１であげた薄厚の金属
板、樹脂板、ゴム板等、板形状の材料の他に、布状の繊
維、またはワイヤー、チェーン、糸状の繊維等の弾性を
有する材料で形成された線状材を用いることができる。
なお、金属線はバネ材であって、しかも安価で耐食性を
有するステンレス材料が好ましい。

【００４５】実施の形態１と同様に、可動体５ａの矢印
ｂで示すＺ軸上下方向の往復運動によって、測定管路１
内部に磁界変化が生じ、それをホール素子６が検出し、
プリント基板７の信号処理回路で抽出して信号処理し、
リード線８ｂを介して外部へ出力し、周波数をカウント
することで、流体の流量を算出することが可能となる。

【００４６】ところで、実施の形態２の流量測定装置で
は、ホール素子６は測定管路１の外部に設置されている
が、これによってホール素子６をプリント基板７に直接
ハンダ付けすることができるため、図１に示すリ−ド線
８ａと、リ−ド線８ａ周りのシール部材（図示せず）を
削減することができる。なお、ホール素子６は、測定管
路１の外部であっても磁束密度が変化を検出できる場所
であれば、どこに設置してもかまわない。

【００４７】最後に、流体は接続部９ｂによって接続さ
れた二次配管（図示せず）側へと排出される。

【００４８】（実施の形態３）以下、図９に基づいて、
本発明の実施の形態２における流量測定装置について説
明する。図９は本発明の実施の形態３における渦発生体
の構成図を示す。なお、実施の形態２と同一符号のもの
は同一構成を有すから、説明は省略する。

【００４９】図９において、５ｃは本実施の形態３の可
動体、１６は渦発生体２の切り欠き部に設けられた軸受
け、１７は可動体５ｃに設けられた可動軸である。

【００５０】本実施の形態３の流量測定装置は、渦発生
体２に軸受け１６、可動体５ｃに可動軸１７を設けた点
が実施の形態２と大きく相違する。軸受け１６と可動軸
１７とを利用して先端に永久磁石４ｃを取付けた可動体
５ｃを支持するため、可動体５ｃの上下方向への往復動
作がきわめてスムーズになる。また、実施の形態１と実
施の形態２であげた弾性を有する薄厚の金属板、樹脂
板、ゴム板、布状の繊維、ワイヤー、チェーン、糸状の
繊維等の他に、剛体のような弾性のない材料も使用する
ことが可能となる。

【００５１】

【発明の効果】以上、説明したように本発明の請求項１
にかかる流量測定装置は、渦発生体の下流側に設けられ
カルマン渦によって往復動作する可動体と、磁界を発生
する磁界発生手段と、磁界発生手段によって形成された
磁界を検出する磁界検出手段と、磁界検出手段と接続さ
れ、磁界検出手段によって検出された磁界変化を抽出す
る信号処理回路とを備え、磁界発生手段もしくは磁界検
出手段のいずれか一方が可動体に設けたから、装置全体
の小型化を図ることができ、測定管路の断面積を小さく
設計することが可能となり、より低流量域までの測定が
可能となり、これに伴う低コスト化が可能となる。ま
た、可動体の往復動作によって起こる磁界変化により、
カルマン渦を検出するため、流体の濁度の影響を全く受
けない。これにより、測定可能な流体の幅が広がり、様
々な流体への適用ができる。

【００５２】請求項２にかかる流量測定装置は、可動体
が、渦発生体の下流側で片持ち支持されるとともに、自
由端近傍に磁界発生手段もしくは流量測定装置のいずれ
か一方が設けられたから、可動体の振動幅の最も大きい
場所に磁界発生手段もしくは磁界検出手段のいずれか一
方を設置することにより、検出される磁界の変化幅の信
号レベルが大きくなるため、外乱ノイズの影響を受け難
く、測定精度の向上が図れる。また、これにより、信号
処理回路内の増幅回路及びフィルター回路等の簡略化が
可能となり、コストダウンが図れる。

【００５３】請求項３にかかる流量測定装置は、磁界発
生手段が可動体に設けられるとともに、磁界検出手段が
測定管路内に設けられたから、磁界発生手段を可動体に
設けるとともに、磁界検出手段が測定管路内に設けられ
るため、往復動作に起因する磁界検出に影響の出る外乱
ノイズの影響を削減でき、測定精度の向上が図れる。

【００５４】請求項４にかかる流量測定装置は、磁界発
生手段もしくは磁界検出手段のいずれか一方が測定管路
外に設けられたから、一方の部品を測定管路外に設ける
ことにより装置の組立性が向上し、組立加工費の低減に
よるコストダウンと、不良発生率の低減が可能となる。

【００５５】請求項５にかかる流量測定装置は、磁界発
生手段が可動体に設けられるとともに、磁界検出手段が
測定管路外に設けられたから、磁界検出手段を流体から
隔離することにより、流体が導電性を有する場合等に流
体を通じて侵入する外乱ノイズの影響を削減でき、測定
精度が向上する。また、磁界検出手段にかかるリード線
を内部から外部へ配線する必要がなくなるため、これに
かかるシール部材の削減が可能となり、これに起因する
リーク不良がなくなる。また、部品の削減によるコスト
ダウンと、更なる不良発生率の低減が可能となる。

【００５６】請求項６にかかる流量測定装置は、磁界発
生手段が永久磁石でから、電力等のエネルギーを与える
ことなく常に安定した磁界を発生することが可能とな
る。また、可動体に永久磁石を設置した場合は可動部に
リード線等を設ける必要がなく、ランニングコストの低
減が図れる。また部品の削減によるコストダウン可能と
なる。

【００５７】請求項７にかかる流量測定装置は、磁界検
出手段がホール素子であるから、ホール素子は出力イン
ピーダンスが低いため、外乱ノイズの影響を低減でき
る。耐ノイズ性能の向上により測定精度が向上する。

【００５８】請求項８にかかる流量測定装置は、測定管
路と渦発生体が別部材で構成されたから、渦発生体単独
での加工が可能となり加工精度が向上する。また、加工
精度の向上により測定精度が向上する。さらに、仮に渦
発生体の不具合が発生した場合には渦発生体のみの交換
が可能となり、不具合発生時のメンテナンス費用の低減
が行える。

【００５９】請求項９にかかる流量測定装置は、可動体
が渦発生体に支持されたことを特徴とする請求項１〜８
のいずれかに記載の流量測定装置であるから、可動体の
縦方向の長さの自由度が広がり、磁界検出手段が検出す
る磁界の変化幅の信号レベルが更に大くなり、外乱ノイ
ズの影響を受け難くなり、測定精度の向上が図れる。

【００６０】請求項１０にかかる流量測定装置は、可動
体が可動軸を有するから、可動軸により可動体が往復動
作するため、可動体の材料が剛性を有する場合でもスム
ーズな可動が可能となり、材質による影響が小さくなる
ため、可動体材料選定の幅が広がる。

【００６１】請求項１１にかかる流量測定装置は、可動
体が弾性を有する材料で形成された板材であるから、可
動軸や軸受けの削減が可能となり、部品の削減によるコ
ストダウン可能となる。

【００６２】請求項１２にかかる流量測定装置は、可動
体が弾性を有する材料で形成された線状材であるから、
可動体が線形状のため、流れと渦の成長を妨げることが
少なくなる。渦が充分に成長し可動体を充分に動作させ
るため、測定精度が向上する。

【００６３】請求項１３にかかる流量測定装置は、線形
状の材料が金属線であるから、安価な材料で高温の流体
の測定が可能となり、測定可能な流体の幅が広がる。

【００６４】請求項１４にかかる流量測定装置は、金属
線がコの字形状を有しているから、磁界発生手段もしく
は磁界検出手段の周囲を支持することが、可動部の動作
が安定し測定精度の向上が図れる。

【００６５】請求項１５にかかる流量測定装置は、磁界
発生手段もしくは磁界検出手段のいずれか一方には、金
属線と嵌合するための保持溝が設けられているから、別
部品を設けることなく簡単な構造で磁界発生手段もしく
は磁界検出を保持することができ、保持にかかる別部品
が必要ないため、装置全体のコストダウンが行える。

【００６６】請求項１６にかかる流量測定装置は、金属
線には、磁界発生手段もしくは磁界検出手段を固定する
ための湾曲部が設けられているから、別部品を設けるこ
となく簡単な構造で磁界発生手段もしくは磁界検出を固
定することが可能となり、固定にかかる別部品が必要な
いため、装置全体のコストダウンが可能となる。

【００６７】請求項１７にかかる流量測定装置は、渦発
生体には流れを横断する方向の中央近傍に開口部が設け
られ、該開口部と係合するため金属線には両端に曲げ部
を設けられているから、別部品を設けることなく簡単な
構造で可動部を渦発生体に固定することができ、固定に
かかる部品が必要ないため、装置全体のコストダウンが
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１における流量測定装置の
構成を示す断面図

【図２】本発明の実施の形態１における流量測定装置の
図１におけるＡ−Ａ断面図

【図３】本発明の実施の形態２における流量測定装置の
構成を示す断面図

【図４】本発明の実施の形態２における流量測定装置の
図３におけるＢ−Ｂ断面図

【図５】本発明の実施の形態２における渦発生体の組立
構成図

【図６】本発明の実施の形態２における流量測定装置の
図５におけるＢ−Ｂ断面図

【図７】本発明の実施の形態２における可動体の上面図

【図８】本発明の実施の形態２における永久磁石の側面
図

【図９】本発明の実施の形態３における渦発生体の構成
図

【図１０】従来のカルマン渦流量測定装置の構成を示す
断面図

【符号の説明】

１ 測定管路 ２ 渦発生体 ３ カルマン渦 ４ａ，４ｂ，４ｃ 永久磁石（磁界発生手段） ５ａ，５ｂ，５ｃ 可動体 ６ ホール素子（磁界検出手段） ７ プリント基板（信号処理回路） ８ａ，８ｂ リード線 ９ａ，９ｂ 接続部 １０ 挿入溝 １１ 固定部 １２ 開口部 １３ 湾曲部 １４ 曲げ部 １５ 固定溝 １６ 軸受け １７ 可動軸 １８ 検出器 １９ ホトセンサ ２０ 偏光フィルタ ２１ 可動板 ２２ 支柱 ２３ 制御回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松田 利彦 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 黒木 恒二 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】流体が流れる測定管路と、 前記測定管路内に設置され前記流体にカルマン渦を発生
   させる渦発生体と、 前記渦発生体の下流側に設けられ前記カルマン渦によっ
   て往復動作する可動体と、 磁界を発生する磁界発生手段と、 前記磁界発生手段によって形成された磁界を検出する磁
   界検出手段と、 前記磁界検出手段と接続され検出された磁界変化を抽出
   する信号処理回路とを備え、 前記磁界発生手段もしくは前記磁界検出手段のいずれか
   一方が前記可動体に設けられたことを特徴とする流量測
   定装置。
2. 【請求項２】前記可動体が、前記渦発生体の下流側で片
   持ち支持されるとともに、自由端近傍に前記磁界発生手
   段もしくは流量測定装置のいずれか一方が設けられたこ
   とを特徴とする請求項1記載の流量測定装置。
3. 【請求項３】前記磁界発生手段が前記可動体に設けられ
   るとともに、前記磁界検出手段が前記測定管路内に設け
   られたことを特徴とする請求項１または２に記載の流量
   測定装置。
4. 【請求項４】前記磁界発生手段もしくは前記磁界検出手
   段のいずれか一方が前記測定管路外に設けられたことを
   特徴とする請求項１または２に記載の流量測定装置。
5. 【請求項５】前記磁界発生手段が前記可動体に設けられ
   るとともに、前記磁界検出手段が前記測定管路外に設け
   られたことを特徴とする請求項４記載の流量測定装置。
6. 【請求項６】前記磁界発生手段が永久磁石であるこを特
   徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の流量測定装
   置。
7. 【請求項７】前記磁界検出手段がホール素子であること
   を特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の流量測定
   装置。
8. 【請求項８】前記測定管路と前記渦発生体が別部材で構
   成されたことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記
   載流量測定装置。
9. 【請求項９】前記可動体が前記渦発生体に支持されたこ
   とを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の流量測
   定装置。
10. 【請求項１０】前記可動体が可動軸を有することを特徴
    とする請求項１〜９のいずれかに記載の流量測定装置。
11. 【請求項１１】前記可動体が弾性を有する材料で形成さ
    れた板材であることを特徴とする請求項１〜１０のいず
    れかに記載の流量測定装置。
12. 【請求項１２】前記可動体が弾性を有する材料で形成さ
    れた線状材であることを特徴とする請求項１〜１０のい
    ずれかに記載の流量測定装置。
13. 【請求項１３】前記線状材が金属線であることを特徴と
    する請求項１２記載の流量測定装置。
14. 【請求項１４】前記金属線がコの字形状を有しているこ
    とを特徴とする請求項１３記載の流量測定装置。
15. 【請求項１５】前記磁界発生手段もしくは前記磁界検出
    手段のいずれか一方には、前記金属線と嵌合するための
    保持溝が設けられていることを特徴とする請求項１４記
    載の流量測定装置。
16. 【請求項１６】前記金属線には、前記磁界発生手段もし
    くは前記磁界検出手段を固定するための湾曲部が設けら
    れていることを特徴とする請求項１５記載の流量測定装
    置。
17. 【請求項１７】前記渦発生体には流れを横断する方向の
    中央近傍に開口部が設けられ、該開口部と係合するため
    前記金属線には両端に曲げ部を設けられていることを特
    徴とする請求項１３〜１６のいずれかに記載の流量測定
    装置。