JP2003149022A - パージ式渦流量計 - Google Patents
パージ式渦流量計Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 広範囲の流速に対し渦の生成数を常に正確に
測定し、正確な流量を測定するパージ式渦流量計を提供
する。 【解決手段】 被測定流体が流通する流管１内に流れに
対向して設けられた渦発生体２と、渦発生体２の両側面
にそれぞれ導圧口３ａ，３ｂをもち、渦発生体２外部に
連通する導管４ａ，４ｂと、渦発生体２の前面に導圧口
３ｃをもち、渦発生体２外部及び導管４ａ，４ｂに連通
する前面側導管４ｃとを備える。パージ流体は、パージ
流導入手段により圧力源から細管５さらには導管４ａ，
４ｂ及び前面側導管４ｃを介して被測定流体に導入さ
れ、渦の変動圧力との圧力差により導圧口３ａ，３ｂに
向けて交互に変動した流れとなって流出し、その変動は
導管４ａ，４ｂにあるセンサ（熱検出素子７ａ，７ｂ）
により検出される。流管１の流量に応じ、導圧口３ｃか
ら排出されるパージ流量が変化し、結果、センサ部のパ
ージ流量が自動的に調整される。
測定し、正確な流量を測定するパージ式渦流量計を提供
する。 【解決手段】 被測定流体が流通する流管１内に流れに
対向して設けられた渦発生体２と、渦発生体２の両側面
にそれぞれ導圧口３ａ，３ｂをもち、渦発生体２外部に
連通する導管４ａ，４ｂと、渦発生体２の前面に導圧口
３ｃをもち、渦発生体２外部及び導管４ａ，４ｂに連通
する前面側導管４ｃとを備える。パージ流体は、パージ
流導入手段により圧力源から細管５さらには導管４ａ，
４ｂ及び前面側導管４ｃを介して被測定流体に導入さ
れ、渦の変動圧力との圧力差により導圧口３ａ，３ｂに
向けて交互に変動した流れとなって流出し、その変動は
導管４ａ，４ｂにあるセンサ（熱検出素子７ａ，７ｂ）
により検出される。流管１の流量に応じ、導圧口３ｃか
ら排出されるパージ流量が変化し、結果、センサ部のパ
ージ流量が自動的に調整される。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、流管内の渦発生体
により生成した渦の信号を清浄なパージ流により検出す
るパージ式渦流量計に関する。
により生成した渦の信号を清浄なパージ流により検出す
るパージ式渦流量計に関する。
【０００２】
【従来の技術】流体が流れる流路内に配設された渦発生
体より流出するカルマン渦の単位時間当たりの数が流れ
にほぼ比例することを利用した渦流量計において、渦の
検出素子として熱検出素子が小型で安価という理由で多
用されている。熱検出素子としては主に熱線，金属箔，
サーミスタ等が用いられており、これらは定電圧，定電
流源に接続されて加熱される。加熱された熱検出素子
は、渦による流れ変動により放熱され、これにより生ず
る抵抗値の変化を、ブリッジ回路等により電流、電圧変
換するものであるが、変換された信号値は、同一流体
で、流体温度，流量が等しい場合、一定電流又は電圧値
が得られるが、流体が同一であっても、流体温度が変化
したり、流体に含まれる塵埃の付着等による放熱係数の
変化により変化する。特に、後者は、熱検出素子が直接
流体に接触していることにより必然的に起こるものであ
る。このような問題を解決するために、渦変動圧力によ
り変化する清浄な空気，窒素ガスのパージ流の変化とし
て、パージ流を検出する方法が知られている。被測定流
体の替わりにパージ流を測定することで検出センサが計
測流体に直接接触しなくなり、通常は計測不能なダーテ
ィな流体や高温，低温流体を計測することが可能とな
る。
体より流出するカルマン渦の単位時間当たりの数が流れ
にほぼ比例することを利用した渦流量計において、渦の
検出素子として熱検出素子が小型で安価という理由で多
用されている。熱検出素子としては主に熱線，金属箔，
サーミスタ等が用いられており、これらは定電圧，定電
流源に接続されて加熱される。加熱された熱検出素子
は、渦による流れ変動により放熱され、これにより生ず
る抵抗値の変化を、ブリッジ回路等により電流、電圧変
換するものであるが、変換された信号値は、同一流体
で、流体温度，流量が等しい場合、一定電流又は電圧値
が得られるが、流体が同一であっても、流体温度が変化
したり、流体に含まれる塵埃の付着等による放熱係数の
変化により変化する。特に、後者は、熱検出素子が直接
流体に接触していることにより必然的に起こるものであ
る。このような問題を解決するために、渦変動圧力によ
り変化する清浄な空気，窒素ガスのパージ流の変化とし
て、パージ流を検出する方法が知られている。被測定流
体の替わりにパージ流を測定することで検出センサが計
測流体に直接接触しなくなり、通常は計測不能なダーテ
ィな流体や高温，低温流体を計測することが可能とな
る。
【０００３】しかしながら、単に、渦信号をパージ流に
変換するために、パージ流を導入するだけではＳ／Ｎの
優れた渦信号が得られない。この問題を解決するための
従来技術として、特公昭６２−１３６０６号公報に記載
の発明がある。同公報においては、渦流量計外部に設け
られた窒素，空気等の不活性ガス源から一定流量のパー
ジ流を流して渦信号を置換法によりＳ／Ｎの優れた検出
法で検出している。しかし、同公報に記載の発明におい
ては、流量の広い範囲に亘って優れたＳ／Ｎの渦信号を
得るために、パージ流用の流量計によるパージ流量の測
定及び監視が必要であり、高価な流量計を必要とし、更
に、被測気体の圧力変化によっても、流量計を一定とす
るように弁を調整して正しくパージ流量を定めた値に設
定する等の不便があった。
変換するために、パージ流を導入するだけではＳ／Ｎの
優れた渦信号が得られない。この問題を解決するための
従来技術として、特公昭６２−１３６０６号公報に記載
の発明がある。同公報においては、渦流量計外部に設け
られた窒素，空気等の不活性ガス源から一定流量のパー
ジ流を流して渦信号を置換法によりＳ／Ｎの優れた検出
法で検出している。しかし、同公報に記載の発明におい
ては、流量の広い範囲に亘って優れたＳ／Ｎの渦信号を
得るために、パージ流用の流量計によるパージ流量の測
定及び監視が必要であり、高価な流量計を必要とし、更
に、被測気体の圧力変化によっても、流量計を一定とす
るように弁を調整して正しくパージ流量を定めた値に設
定する等の不便があった。
【０００４】上述の問題を解決するための従来技術とし
て、本出願人による実公平５−４７３８０号公報に記載
の考案がある。同公報に記載の渦流量計は、パージ流量
の調整をなくすことを目的とし、更には高価な流量計の
装置を省くことを他の目的とし、そのために、パージ気
体圧力と導管開口部の圧力との比が臨界圧力比を充たし
て作動する絞り手段による臨界流とし、被測気体の圧力
の変化に無関係に常に一定流量とするもので、絞り手段
として安価なオリフィスプレート，臨界ノズルを用い、
絞り手段を渦検出要素の中間位置とした導管にパージ流
を導入するものである。
て、本出願人による実公平５−４７３８０号公報に記載
の考案がある。同公報に記載の渦流量計は、パージ流量
の調整をなくすことを目的とし、更には高価な流量計の
装置を省くことを他の目的とし、そのために、パージ気
体圧力と導管開口部の圧力との比が臨界圧力比を充たし
て作動する絞り手段による臨界流とし、被測気体の圧力
の変化に無関係に常に一定流量とするもので、絞り手段
として安価なオリフィスプレート，臨界ノズルを用い、
絞り手段を渦検出要素の中間位置とした導管にパージ流
を導入するものである。
【０００５】図７は、従来技術によるパージ式渦流量計
の構成例を示す図で、上述の実公平５−４７３８０号公
報に記載の渦流量計を説明するための構成図である。図
７（Ａ）で例示するパージ式渦流量計は、流管１内に渦
発生体２を設け、流管１の壁面を貫通して導管４ａ，４
ｂ（しばしば４で代表させる）の導圧口３ａ，３ｂが渦
発生体２の両側近傍に開口している。ここでは、パージ
流が渦の変動圧力との圧力差により導圧口３ａ，３ｂに
向けて交互に変動した流れとなって流出し、該パージ流
の変動を検出要素７ａ，７ｂで検出する例を示すもので
ある。
の構成例を示す図で、上述の実公平５−４７３８０号公
報に記載の渦流量計を説明するための構成図である。図
７（Ａ）で例示するパージ式渦流量計は、流管１内に渦
発生体２を設け、流管１の壁面を貫通して導管４ａ，４
ｂ（しばしば４で代表させる）の導圧口３ａ，３ｂが渦
発生体２の両側近傍に開口している。ここでは、パージ
流が渦の変動圧力との圧力差により導圧口３ａ，３ｂに
向けて交互に変動した流れとなって流出し、該パージ流
の変動を検出要素７ａ，７ｂで検出する例を示すもので
ある。
【０００６】検出要素７ａ，７ｂとしては、熱線，サー
ミスタ等の熱検出素子が例として挙げられ、導管４の中
間部（導管４ａと導管４ｂの境界部）に配設された一対
の絞り要素６ａ，６ｂの間に流れに接するように配設さ
れている。これらの熱検出素子７ａ，７ｂは各々ブリッ
ジ回路（図示せず）の一つの辺をなしている。なお、一
対の絞り要素６ａ，６ｂはわずかに離間して配設され、
導管４の中間部に変動流を層流にして雑音成分の変動成
分を除去する。パージ流は、空気，窒素ガス等の不活性
の高圧ガス源から熱検出素子７ａ，７ｂ間の導管４の中
間部に供給される。供給されたパージ流を検出した熱検
出素子７ａ，７ｂからの信号は、導線を介し増幅器９に
より増幅され、フィルタ回路により雑音成分が除去され
て渦信号として出力される。
ミスタ等の熱検出素子が例として挙げられ、導管４の中
間部（導管４ａと導管４ｂの境界部）に配設された一対
の絞り要素６ａ，６ｂの間に流れに接するように配設さ
れている。これらの熱検出素子７ａ，７ｂは各々ブリッ
ジ回路（図示せず）の一つの辺をなしている。なお、一
対の絞り要素６ａ，６ｂはわずかに離間して配設され、
導管４の中間部に変動流を層流にして雑音成分の変動成
分を除去する。パージ流は、空気，窒素ガス等の不活性
の高圧ガス源から熱検出素子７ａ，７ｂ間の導管４の中
間部に供給される。供給されたパージ流を検出した熱検
出素子７ａ，７ｂからの信号は、導線を介し増幅器９に
より増幅され、フィルタ回路により雑音成分が除去され
て渦信号として出力される。
【０００７】このパージ流の供給を一定に保つために、
検出要素７ａと７ｂとの中間位置に開口する細管５のパ
ージ口１４のパージ源側に絞り要素２０を装着する。絞
り要素２０としてのオリフィスプレートの一例を図７
（Ｂ）に２０1として示す。この絞り要素２０は直径ｄ1
の流入口２１に対してｄ1＜ｄ2の大口径ｄ2の流出口２
２を有し、矢視方向からパージ流を流入する。オリフィ
スプレート２０1において、流出側圧力をＰ2とし、流入
側圧力をＰ1とした場合、流出側圧力Ｐ2／流入側圧力Ｐ
1を臨界圧力比以上にすると流出口２２より流れるパー
ジ流の流速は音速となり、下流の流出側における圧力の
変動を受けない定質量流量になることが知られている。
正確には流入側の圧力，温度，湿度等の影響により流出
流量が変化するが、パージ流量の精度に対しては無視さ
れる値であり、問題にする必要はない。なお、パージ流
量は、流入口２１の面積（ここでは直径ｄ1）を変えれ
ば変更できる。空気の場合の臨界圧力比Ｐ2／Ｐ1＝０.
５２８であるから減圧弁１１を調整して圧力計１２によ
り読み取られる圧力Ｐ1を被測気体圧Ｐ2に対して絞り要
素２０に臨界圧力条件を充たし、更に上流側圧力Ｐ1を
充分高圧に保持していれば、被測気体の圧力Ｐ2が変化
しても一定のパージ流を導入できる。
検出要素７ａと７ｂとの中間位置に開口する細管５のパ
ージ口１４のパージ源側に絞り要素２０を装着する。絞
り要素２０としてのオリフィスプレートの一例を図７
（Ｂ）に２０1として示す。この絞り要素２０は直径ｄ1
の流入口２１に対してｄ1＜ｄ2の大口径ｄ2の流出口２
２を有し、矢視方向からパージ流を流入する。オリフィ
スプレート２０1において、流出側圧力をＰ2とし、流入
側圧力をＰ1とした場合、流出側圧力Ｐ2／流入側圧力Ｐ
1を臨界圧力比以上にすると流出口２２より流れるパー
ジ流の流速は音速となり、下流の流出側における圧力の
変動を受けない定質量流量になることが知られている。
正確には流入側の圧力，温度，湿度等の影響により流出
流量が変化するが、パージ流量の精度に対しては無視さ
れる値であり、問題にする必要はない。なお、パージ流
量は、流入口２１の面積（ここでは直径ｄ1）を変えれ
ば変更できる。空気の場合の臨界圧力比Ｐ2／Ｐ1＝０.
５２８であるから減圧弁１１を調整して圧力計１２によ
り読み取られる圧力Ｐ1を被測気体圧Ｐ2に対して絞り要
素２０に臨界圧力条件を充たし、更に上流側圧力Ｐ1を
充分高圧に保持していれば、被測気体の圧力Ｐ2が変化
しても一定のパージ流を導入できる。
【０００８】上述のように、実公平５−４７３８０号公
報に記載の考案に係る渦流量計によれば、パージ流量を
一定にするために高価な流量計や弁等の流量調整要素を
必要とせず、簡単で安価なオリフィスプレート等の絞り
要素のみで、より高精度なパージ流を導入でき、更には
被測気体の圧力が変化しても弁等の調整をする必要もな
く安定した、調整手段の不要なパージ流を導入できる。
報に記載の考案に係る渦流量計によれば、パージ流量を
一定にするために高価な流量計や弁等の流量調整要素を
必要とせず、簡単で安価なオリフィスプレート等の絞り
要素のみで、より高精度なパージ流を導入でき、更には
被測気体の圧力が変化しても弁等の調整をする必要もな
く安定した、調整手段の不要なパージ流を導入できる。
【０００９】図８は、従来技術によるパージ式渦流量計
の他の構成例を示す図である。図８で例示するパージ式
渦流量計は、図７を参照して説明した渦流量計におい
て、パージ流の導管４の設置形態及び導圧口となる排出
口が異なる。すなわち、このパージ式渦流量計は、流管
１内に渦発生体２を設け、渦発生体２を貫通して導管４
ａ，４ｂの導圧口３ａ，３ｂが渦発生体２の両側面に開
口している。この渦流量計は、図７で例示した渦流量計
と同様に、外部よりクリーンなパージ流体（窒素ガス
等）を渦発生体の両側面に排出し、カルマン渦発生に伴
うパージ流量の交番的な変化をサーミスタセンサ等に代
表される流速センサで検出する手法を用いている。検出
センサは計測流体には直接接触しないので、通常は計測
不能なダーティな流体、高温、低温流体の計測が可能に
なる。
の他の構成例を示す図である。図８で例示するパージ式
渦流量計は、図７を参照して説明した渦流量計におい
て、パージ流の導管４の設置形態及び導圧口となる排出
口が異なる。すなわち、このパージ式渦流量計は、流管
１内に渦発生体２を設け、渦発生体２を貫通して導管４
ａ，４ｂの導圧口３ａ，３ｂが渦発生体２の両側面に開
口している。この渦流量計は、図７で例示した渦流量計
と同様に、外部よりクリーンなパージ流体（窒素ガス
等）を渦発生体の両側面に排出し、カルマン渦発生に伴
うパージ流量の交番的な変化をサーミスタセンサ等に代
表される流速センサで検出する手法を用いている。検出
センサは計測流体には直接接触しないので、通常は計測
不能なダーティな流体、高温、低温流体の計測が可能に
なる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、センサ
にて得られる検出信号の品質は、センサ表面を流れるパ
ージ流量にも依存し、本管の流量が大きい程（カルマン
渦による交番差圧が大きい程）センサ部は大きなパージ
流量を必要とし、逆に本管の流量が低い程（カルマン渦
による交番差圧が小さい程）センサ部のパージ流量は低
くする必要がある。すなわち安定且つ良好なセンサ検出
信号を得るためには本管の流量に同期してパージ流量も
制御する必要がある。上述のごとく各渦流量計では一定
パージ流量の供給を特徴とし、実質的に本管流量に同期
したパージ流量の変動制御は不可能であり、結果として
安定且つ良好なセンサ検出信号を得ることはできず、結
果として渦の生成数を常に正確に測定することはできな
い。
にて得られる検出信号の品質は、センサ表面を流れるパ
ージ流量にも依存し、本管の流量が大きい程（カルマン
渦による交番差圧が大きい程）センサ部は大きなパージ
流量を必要とし、逆に本管の流量が低い程（カルマン渦
による交番差圧が小さい程）センサ部のパージ流量は低
くする必要がある。すなわち安定且つ良好なセンサ検出
信号を得るためには本管の流量に同期してパージ流量も
制御する必要がある。上述のごとく各渦流量計では一定
パージ流量の供給を特徴とし、実質的に本管流量に同期
したパージ流量の変動制御は不可能であり、結果として
安定且つ良好なセンサ検出信号を得ることはできず、結
果として渦の生成数を常に正確に測定することはできな
い。
【００１１】本発明は、上述のごとき実状に鑑みてなさ
れたものであり、被測定流体の流速が広範囲にわたって
変化しても、渦の生成数を常に正確に測定し、もって正
確に流量を測定することが可能なパージ式渦流量計を提
供することをその目的とする。
れたものであり、被測定流体の流速が広範囲にわたって
変化しても、渦の生成数を常に正確に測定し、もって正
確に流量を測定することが可能なパージ式渦流量計を提
供することをその目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】第１の技術手段は、被測
定流体が流通する流管内に、流れに対向して設けられた
渦発生体と、該渦発生体の両側面に導圧口をもち該渦発
生体の外部に連通する導管と、前記渦発生体の前面に導
圧口をもち該渦発生体の外部に連通し、前記導管に連通
した前面側導管と、所定の流量をもつパージ流体を供給
可能なパージ源から、前記導管及び前面側導管を介して
被測定流体にパージ流体を導入するパージ流導入手段と
を備えるパージ式渦流量計であって、前記渦発生体から
発生する渦の信号を、渦変動圧力に応じて流動する前記
導管内を通る前記パージ流体の流量又は流速の変動信号
として検出することを特徴としたものである。
定流体が流通する流管内に、流れに対向して設けられた
渦発生体と、該渦発生体の両側面に導圧口をもち該渦発
生体の外部に連通する導管と、前記渦発生体の前面に導
圧口をもち該渦発生体の外部に連通し、前記導管に連通
した前面側導管と、所定の流量をもつパージ流体を供給
可能なパージ源から、前記導管及び前面側導管を介して
被測定流体にパージ流体を導入するパージ流導入手段と
を備えるパージ式渦流量計であって、前記渦発生体から
発生する渦の信号を、渦変動圧力に応じて流動する前記
導管内を通る前記パージ流体の流量又は流速の変動信号
として検出することを特徴としたものである。
【００１３】第２の技術手段は、被測定流体が流通する
流管内に、流れに対向して設けられた渦発生体と、該渦
発生体の両側面近傍に導圧口をもち前記流管の外部に連
通する導管と、前記渦発生体の上流に導圧口をもち前記
流管の外部に連通し、前記導管に連通した前面側導管
と、所定の流量をもつパージ流体を供給可能なパージ源
から、前記導管及び前面側導管を介して被測定流体にパ
ージ流体を導入するパージ流導入手段とを備えるパージ
式渦流量計であって、前記渦発生体から発生する渦の信
号を、渦変動圧力に応じて流動する前記導管内を通る前
記パージ流体の流量又は流速の変動信号として検出する
ことを特徴としたものである。
流管内に、流れに対向して設けられた渦発生体と、該渦
発生体の両側面近傍に導圧口をもち前記流管の外部に連
通する導管と、前記渦発生体の上流に導圧口をもち前記
流管の外部に連通し、前記導管に連通した前面側導管
と、所定の流量をもつパージ流体を供給可能なパージ源
から、前記導管及び前面側導管を介して被測定流体にパ
ージ流体を導入するパージ流導入手段とを備えるパージ
式渦流量計であって、前記渦発生体から発生する渦の信
号を、渦変動圧力に応じて流動する前記導管内を通る前
記パージ流体の流量又は流速の変動信号として検出する
ことを特徴としたものである。
【００１４】第３の技術手段は、被測定流体が流通する
流管内に、流れに対向して設けられた渦発生体と、該渦
発生体の両側面に導圧口をもち該渦発生体の外部に連通
する導管と、前記渦発生体の上流に導圧口をもち前記流
管の外部に連通し、前記導管に連通した前面側導管と、
所定の流量をもつパージ流体を供給可能なパージ源か
ら、前記導管及び前面側導管を介して被測定流体にパー
ジ流体を導入するパージ流導入手段とを備えるパージ式
渦流量計であって、前記渦発生体から発生する渦の信号
を、渦変動圧力に応じて流動する前記導管内を通る前記
パージ流体の流量又は流速の変動信号として検出するこ
とを特徴としたものである。
流管内に、流れに対向して設けられた渦発生体と、該渦
発生体の両側面に導圧口をもち該渦発生体の外部に連通
する導管と、前記渦発生体の上流に導圧口をもち前記流
管の外部に連通し、前記導管に連通した前面側導管と、
所定の流量をもつパージ流体を供給可能なパージ源か
ら、前記導管及び前面側導管を介して被測定流体にパー
ジ流体を導入するパージ流導入手段とを備えるパージ式
渦流量計であって、前記渦発生体から発生する渦の信号
を、渦変動圧力に応じて流動する前記導管内を通る前記
パージ流体の流量又は流速の変動信号として検出するこ
とを特徴としたものである。
【００１５】第４の技術手段は、被測定流体が流通する
流管内に、流れに対向して設けられた渦発生体と、該渦
発生体の両側面近傍に導圧口をもち前記流管の外部に連
通する導管と、前記渦発生体の前面に導圧口をもち該渦
発生体の外部に連通し、前記導管に連通した前面側導管
と、所定の流量をもつパージ流体を供給可能なパージ源
から、前記導管及び前面側導管を介して被測定流体にパ
ージ流体を導入するパージ流導入手段とを備えるパージ
式渦流量計であって、前記渦発生体から発生する渦の信
号を、渦変動圧力に応じて流動する前記導管内を通る前
記パージ流体の流量又は流速の変動信号として検出する
ことを特徴としたものである。
流管内に、流れに対向して設けられた渦発生体と、該渦
発生体の両側面近傍に導圧口をもち前記流管の外部に連
通する導管と、前記渦発生体の前面に導圧口をもち該渦
発生体の外部に連通し、前記導管に連通した前面側導管
と、所定の流量をもつパージ流体を供給可能なパージ源
から、前記導管及び前面側導管を介して被測定流体にパ
ージ流体を導入するパージ流導入手段とを備えるパージ
式渦流量計であって、前記渦発生体から発生する渦の信
号を、渦変動圧力に応じて流動する前記導管内を通る前
記パージ流体の流量又は流速の変動信号として検出する
ことを特徴としたものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の一実施形態に係
るパージ式渦流量計の構成例を示す図である。本実施形
態に係るパージ式渦流量計は、被測定流体が流通する流
管１内に流れに対向して設けられた渦発生体２と、渦発
生体２における流れに対向した面を前面として渦発生体
２の両側面にそれぞれ導圧口（導圧孔）３ａ，３ｂをも
ち、渦発生体２の外部に連通する導管４ａ，４ｂと、渦
発生体２の前面に導圧口３ｃをもつ前面側導管４ｃとを
備えるものとする。前面側導管４ｃは、渦発生体２の外
部に連通し、さらに導管４ａ，４ｂに連通している。
るパージ式渦流量計の構成例を示す図である。本実施形
態に係るパージ式渦流量計は、被測定流体が流通する流
管１内に流れに対向して設けられた渦発生体２と、渦発
生体２における流れに対向した面を前面として渦発生体
２の両側面にそれぞれ導圧口（導圧孔）３ａ，３ｂをも
ち、渦発生体２の外部に連通する導管４ａ，４ｂと、渦
発生体２の前面に導圧口３ｃをもつ前面側導管４ｃとを
備えるものとする。前面側導管４ｃは、渦発生体２の外
部に連通し、さらに導管４ａ，４ｂに連通している。
【００１７】パージ流体は、パージ流導入手段により、
所定の流量をもつパージ流体を供給可能なパージ源、例
えば空気，窒素ガス等の不活性の高圧ガス源から、導管
５（以下、細管と呼ぶ）を介して、さらには導管４ａ，
４ｂ及び前面側導管４ｃを介して被測定流体に導入され
る。パージ流は、渦の変動圧力との圧力差により導圧口
３ａ，３ｂに向けて交互に変動した流れとなって流出
し、その変動は検出要素で検出される。パージ流を、渦
発生体２の両側面に通じる導管４ａ，４ｂのみならず、
渦発生体２の前面（導圧口３ｃ）に通じる導管４ｃを含
めた３分岐で流し、導圧口３ｃからも流出させることに
より、流管１の流量に応じて導圧口３ｃから排出される
パージ流量が変化し、結果として導管４ａ，４ｂにおけ
るセンサ部（検出要素）のパージ流量が自動的に調整さ
れる。この調整に関しては後述する。なお、パージ源か
らの供給を調節するためのバルブ（減圧弁）１１及びパ
ージ流の流入側圧力を測定する圧力計１２を備え、例え
ば供給するガスの種類などに応じて予め流入ガスの圧力
を調節しておいてもよい。
所定の流量をもつパージ流体を供給可能なパージ源、例
えば空気，窒素ガス等の不活性の高圧ガス源から、導管
５（以下、細管と呼ぶ）を介して、さらには導管４ａ，
４ｂ及び前面側導管４ｃを介して被測定流体に導入され
る。パージ流は、渦の変動圧力との圧力差により導圧口
３ａ，３ｂに向けて交互に変動した流れとなって流出
し、その変動は検出要素で検出される。パージ流を、渦
発生体２の両側面に通じる導管４ａ，４ｂのみならず、
渦発生体２の前面（導圧口３ｃ）に通じる導管４ｃを含
めた３分岐で流し、導圧口３ｃからも流出させることに
より、流管１の流量に応じて導圧口３ｃから排出される
パージ流量が変化し、結果として導管４ａ，４ｂにおけ
るセンサ部（検出要素）のパージ流量が自動的に調整さ
れる。この調整に関しては後述する。なお、パージ源か
らの供給を調節するためのバルブ（減圧弁）１１及びパ
ージ流の流入側圧力を測定する圧力計１２を備え、例え
ば供給するガスの種類などに応じて予め流入ガスの圧力
を調節しておいてもよい。
【００１８】検出要素としては、渦発生体２から発生す
る渦の信号を、渦変動圧力に応じて流動する導管４ａ，
４ｂ内を通るパージ流体の流量又は流速の変動信号、す
なわちパージ流の差信号として検出することが可能であ
ればよく、導管４ａ，４ｂ内に配置した熱線，サーミス
タ等の熱検出素子が例として挙げられる。図１で例示す
る熱検出素子７ａ，７ｂは、導管４ａ，４ｂにおいて細
管５から導管４ａ，４ｂへの分岐部より被測定流体側に
各々配設された対をなす絞り要素６ａと絞り要素６ｂと
の間に、流れに接するように配設され、各々ブリッジ回
路（図示せず）の一つの辺をなしている。パージ流は、
細管５を介して導管４ｃに供給されると共に、導管４
ａ，４ｂ内のこれら熱検出素子７ａ，７ｂに接するよう
に流れ、ここで検出される。なお、一対の絞り要素６
ａ，６ｂはわずかに離間して配設され、上述の分岐部の
変動流を層流にして雑音成分の変動成分を除去するため
のもので、状況により備えることは有効である。供給さ
れたパージ流を検出した熱検出素子７ａ，７ｂの出力信
号は、導線を介し増幅器９により増幅され、フィルタ回
路により雑音成分が除去されて渦信号として出力され
る。外部よりクリーンな窒素ガス等のパージ流体を渦発
生体２の両側面に排出し、カルマン渦発生に伴うパージ
流量の交番的な変化をサーミスタセンサ等に代表される
流速センサで検出する手法を用いており、検出センサは
計測流体には直接接触しないので、通常は計測不能なダ
ーティな流体、高温、低温流体の計測が可能になる。な
お、各導管４ａ，４ｂ，４ｃにはニードルバルブ等のバ
ルブ１３ａ，１３ｂ，１３ｃを備え付けてもよく、バル
ブ１３ａ，１３ｂ，１３ｃ及びバルブ１１を閉めること
により本管１の流れを止めることなくセンサ７ａ，７ｂ
の手入れを行うことが可能となる。
る渦の信号を、渦変動圧力に応じて流動する導管４ａ，
４ｂ内を通るパージ流体の流量又は流速の変動信号、す
なわちパージ流の差信号として検出することが可能であ
ればよく、導管４ａ，４ｂ内に配置した熱線，サーミス
タ等の熱検出素子が例として挙げられる。図１で例示す
る熱検出素子７ａ，７ｂは、導管４ａ，４ｂにおいて細
管５から導管４ａ，４ｂへの分岐部より被測定流体側に
各々配設された対をなす絞り要素６ａと絞り要素６ｂと
の間に、流れに接するように配設され、各々ブリッジ回
路（図示せず）の一つの辺をなしている。パージ流は、
細管５を介して導管４ｃに供給されると共に、導管４
ａ，４ｂ内のこれら熱検出素子７ａ，７ｂに接するよう
に流れ、ここで検出される。なお、一対の絞り要素６
ａ，６ｂはわずかに離間して配設され、上述の分岐部の
変動流を層流にして雑音成分の変動成分を除去するため
のもので、状況により備えることは有効である。供給さ
れたパージ流を検出した熱検出素子７ａ，７ｂの出力信
号は、導線を介し増幅器９により増幅され、フィルタ回
路により雑音成分が除去されて渦信号として出力され
る。外部よりクリーンな窒素ガス等のパージ流体を渦発
生体２の両側面に排出し、カルマン渦発生に伴うパージ
流量の交番的な変化をサーミスタセンサ等に代表される
流速センサで検出する手法を用いており、検出センサは
計測流体には直接接触しないので、通常は計測不能なダ
ーティな流体、高温、低温流体の計測が可能になる。な
お、各導管４ａ，４ｂ，４ｃにはニードルバルブ等のバ
ルブ１３ａ，１３ｂ，１３ｃを備え付けてもよく、バル
ブ１３ａ，１３ｂ，１３ｃ及びバルブ１１を閉めること
により本管１の流れを止めることなくセンサ７ａ，７ｂ
の手入れを行うことが可能となる。
【００１９】図２は、本発明の他の実施形態に係るパー
ジ式渦流量計の他の構成例を示す図である。図２で示す
パージ式渦流量計は、図１を参照して説明した渦流量計
において、パージ流の導管及び導圧口が異なる。すなわ
ち、本実施形態に係るパージ式渦流量計は、被測定流体
が流通する流管１内に流れに対向して設けられた渦発生
体２と、渦発生体２における流れに対向した面を前面と
して渦発生体２の両側面近傍にそれぞれ導圧口３ａ，３
ｂをもち、流管１の外部に連通する導管４ａ，４ｂと、
渦発生体２の上流に導圧口３ｃをもつ前面側導管４ｃと
を備えるものとする。前面側導管４ｃは、流管１の外部
に連通し、さらに導管４ａ，４ｂに連通している。ここ
で渦発生体２の上流とは、渦発生体２の前面近傍であっ
ても、渦発生体２から上流側に離間した場所でもよい。
また、図２の構成例では、各導管４ａ，４ｂ，前面側導
管４ｃは、流管１の壁面を貫通して各々渦発生体２の左
右側面近傍，前面近傍に設けられている。
ジ式渦流量計の他の構成例を示す図である。図２で示す
パージ式渦流量計は、図１を参照して説明した渦流量計
において、パージ流の導管及び導圧口が異なる。すなわ
ち、本実施形態に係るパージ式渦流量計は、被測定流体
が流通する流管１内に流れに対向して設けられた渦発生
体２と、渦発生体２における流れに対向した面を前面と
して渦発生体２の両側面近傍にそれぞれ導圧口３ａ，３
ｂをもち、流管１の外部に連通する導管４ａ，４ｂと、
渦発生体２の上流に導圧口３ｃをもつ前面側導管４ｃと
を備えるものとする。前面側導管４ｃは、流管１の外部
に連通し、さらに導管４ａ，４ｂに連通している。ここ
で渦発生体２の上流とは、渦発生体２の前面近傍であっ
ても、渦発生体２から上流側に離間した場所でもよい。
また、図２の構成例では、各導管４ａ，４ｂ，前面側導
管４ｃは、流管１の壁面を貫通して各々渦発生体２の左
右側面近傍，前面近傍に設けられている。
【００２０】本発明に係るパージ式渦流量計はその他の
実施形態として、導圧口３ａ，３ｂと導圧口３ｃの配置
が、図１における渦流量計と図２における渦流量計とを
組み合わせたものであってもよく、すなわち導圧口３
ａ，３ｂと導圧口３ｃが各々図１と図２の渦流量計に示
す場所にあってもよい。同様に導圧口３ａ，３ｂと導圧
口３ｃが各々図２と図１の渦流量計に示す場所にあって
もよい。前者の場合を例として図３に示す。なお、図３
の説明は図１及び図２の説明を組み合わせたものであり
省略する。
実施形態として、導圧口３ａ，３ｂと導圧口３ｃの配置
が、図１における渦流量計と図２における渦流量計とを
組み合わせたものであってもよく、すなわち導圧口３
ａ，３ｂと導圧口３ｃが各々図１と図２の渦流量計に示
す場所にあってもよい。同様に導圧口３ａ，３ｂと導圧
口３ｃが各々図２と図１の渦流量計に示す場所にあって
もよい。前者の場合を例として図３に示す。なお、図３
の説明は図１及び図２の説明を組み合わせたものであり
省略する。
【００２１】また、上述した各実施形態に係るパージ式
渦流量計は、被測定流体すべてが流量計の測定管を通過
するような流量計としてもよいし、大口径の流管におけ
る流量を測定する場合に好適なように流管内に小口径の
渦流量計を挿入し、その部分流速から全流量を求める挿
入形渦流量計としてもよい。さらに渦発生体の形状も、
図１乃至図３で例示した三角柱状でなくとも渦発生体の
両側で流れが剥離しカルマン渦が交番発生するような形
状であればよい。
渦流量計は、被測定流体すべてが流量計の測定管を通過
するような流量計としてもよいし、大口径の流管におけ
る流量を測定する場合に好適なように流管内に小口径の
渦流量計を挿入し、その部分流速から全流量を求める挿
入形渦流量計としてもよい。さらに渦発生体の形状も、
図１乃至図３で例示した三角柱状でなくとも渦発生体の
両側で流れが剥離しカルマン渦が交番発生するような形
状であればよい。
【００２２】次に、パージ排出口を渦発生体の両側面の
みならず、渦発生体前面にも設けることにより、センサ
部へ流れるパージ流量を計測流量に応じて自動調整する
ことが可能であることを説明する。
みならず、渦発生体前面にも設けることにより、センサ
部へ流れるパージ流量を計測流量に応じて自動調整する
ことが可能であることを説明する。
【００２３】図４は、渦流量計における渦発生体周りの
圧力分布データを示す図である。流管１内に設けられた
渦発生体２の周りの圧力を計測する。流管１の内径を
Ｄ、渦発生体２の前面の幅をｄとし、ｄ／Ｄ＝０.２８
の絞り比をもつ渦流量計に対し、流管１内の流量がそれ
ぞれ４００，６００，８００ｍ3／ｈ（各流速は６.２，
９.３，１２.４ｍ／ｓ）のときの２２.４℃での圧力分
布を調べると、渦発生体２の十分上流側での絶対圧Ｐが
１０１.０ｋＰａ，４９１.３〜４９０.３ｋＰａ，８６
３.０〜８５７.１ｋＰａのいずれの場合も、渦発生体２
の左右両側面Ａ，Ｂ及び前面Ｃでの圧力（各々図１乃至
図３の導圧口３ａ，３ｂ，３ｃでの圧力に相当）を比較
すると、渦発生体の両側面Ａ，Ｂの圧力に対する前面Ｃ
（及び前面Ｃの上流側）の圧力は、渦発生体２による流
体抵抗（圧力損失）により、流管１の流量の増加に伴っ
て増大する。この時、外部より一定のパージ流量が供給
されているとすれば、本管１の流量増加に伴って、渦発
生体前面の導圧口３ｃから排出されるパージ流は抑制さ
れるので、センサに通じる側の導圧口３ａ，３ｂに流れ
るパージ流量が増加することとなる。従って、渦発生体
前面の導圧口を設けることにより、本管流量に伴って、
センサ部のパージ流量が自動的に調整され、別途パージ
流量を制御することなく、安定且つ良好なセンサ検出信
号を得ることが可能となる。
圧力分布データを示す図である。流管１内に設けられた
渦発生体２の周りの圧力を計測する。流管１の内径を
Ｄ、渦発生体２の前面の幅をｄとし、ｄ／Ｄ＝０.２８
の絞り比をもつ渦流量計に対し、流管１内の流量がそれ
ぞれ４００，６００，８００ｍ3／ｈ（各流速は６.２，
９.３，１２.４ｍ／ｓ）のときの２２.４℃での圧力分
布を調べると、渦発生体２の十分上流側での絶対圧Ｐが
１０１.０ｋＰａ，４９１.３〜４９０.３ｋＰａ，８６
３.０〜８５７.１ｋＰａのいずれの場合も、渦発生体２
の左右両側面Ａ，Ｂ及び前面Ｃでの圧力（各々図１乃至
図３の導圧口３ａ，３ｂ，３ｃでの圧力に相当）を比較
すると、渦発生体の両側面Ａ，Ｂの圧力に対する前面Ｃ
（及び前面Ｃの上流側）の圧力は、渦発生体２による流
体抵抗（圧力損失）により、流管１の流量の増加に伴っ
て増大する。この時、外部より一定のパージ流量が供給
されているとすれば、本管１の流量増加に伴って、渦発
生体前面の導圧口３ｃから排出されるパージ流は抑制さ
れるので、センサに通じる側の導圧口３ａ，３ｂに流れ
るパージ流量が増加することとなる。従って、渦発生体
前面の導圧口を設けることにより、本管流量に伴って、
センサ部のパージ流量が自動的に調整され、別途パージ
流量を制御することなく、安定且つ良好なセンサ検出信
号を得ることが可能となる。
【００２４】図５は、本発明に係るパージ式渦流量計に
おける被測定流体の流量に対するパージ流量とセンサの
検出波形との関係を説明するための図である。図５に示
す関係は図１を参照すると導管４ｃのバルブ１３ｃが開
いた状態での関係である。図６は、従来技術によるパー
ジ式渦流量計における被測定流体の流量に対するパージ
流量とセンサの検出波形との関係を説明するための図
で、実際には図５のパージ式渦流量計において導管４ｃ
のバルブ１３ｃを閉めた場合のパージ流量とセンサの検
出波形との関係を説明するための図である。図５及び図
６の波形は、流管１の流量が小さい場合，大きい場合の
代表例として各々、１５ｍ3／ｈ（２ｍ／ｓ，３３Ｈ
ｚ），１８５ｍ3／ｈ（２４ｍ／ｓ，４０８Ｈｚ）の場
合における、パージ源から供給したパージ流量が０.０
（パージなし），０.２，０.４，１.０（ｌ／ｍｉｎ）
の場合に対するセンサの検出波形である。なお、ここで
のパージ流体は空気（９.８ｋＰａ）とする。また、図
６のパージ流量なしの場合にはバルブ１３ｃを開放して
被測定流体がセンサ部に流れるようにしている。
おける被測定流体の流量に対するパージ流量とセンサの
検出波形との関係を説明するための図である。図５に示
す関係は図１を参照すると導管４ｃのバルブ１３ｃが開
いた状態での関係である。図６は、従来技術によるパー
ジ式渦流量計における被測定流体の流量に対するパージ
流量とセンサの検出波形との関係を説明するための図
で、実際には図５のパージ式渦流量計において導管４ｃ
のバルブ１３ｃを閉めた場合のパージ流量とセンサの検
出波形との関係を説明するための図である。図５及び図
６の波形は、流管１の流量が小さい場合，大きい場合の
代表例として各々、１５ｍ3／ｈ（２ｍ／ｓ，３３Ｈ
ｚ），１８５ｍ3／ｈ（２４ｍ／ｓ，４０８Ｈｚ）の場
合における、パージ源から供給したパージ流量が０.０
（パージなし），０.２，０.４，１.０（ｌ／ｍｉｎ）
の場合に対するセンサの検出波形である。なお、ここで
のパージ流体は空気（９.８ｋＰａ）とする。また、図
６のパージ流量なしの場合にはバルブ１３ｃを開放して
被測定流体がセンサ部に流れるようにしている。
【００２５】従来技術に係る図６の検出波形では、流管
１が小流量の場合には供給するパージ流量を増やすごと
にカルマン渦発生に伴うパージ流の交番的な変化が検出
しにくくなっており、流管１が大流量の場合にはパージ
流量を減らすごとにパージ流の交番的な変化が検出され
ていないことがわかる。すなわち、上述したように、セ
ンサにて得られる検出信号の品質は、センサ表面を流れ
るパージ流量にも依存し、本管の流量が大きい程（カル
マン渦による交番差圧が大きい程）センサ部は大きなパ
ージ流量を必要とし、逆に本管の流量が低い程（カルマ
ン渦による交番差圧が小さい程）センサ部のパージ流量
は低くする必要がある。
１が小流量の場合には供給するパージ流量を増やすごと
にカルマン渦発生に伴うパージ流の交番的な変化が検出
しにくくなっており、流管１が大流量の場合にはパージ
流量を減らすごとにパージ流の交番的な変化が検出され
ていないことがわかる。すなわち、上述したように、セ
ンサにて得られる検出信号の品質は、センサ表面を流れ
るパージ流量にも依存し、本管の流量が大きい程（カル
マン渦による交番差圧が大きい程）センサ部は大きなパ
ージ流量を必要とし、逆に本管の流量が低い程（カルマ
ン渦による交番差圧が小さい程）センサ部のパージ流量
は低くする必要がある。
【００２６】一方、本発明に係る図５の検出波形では、
各流管流量１５ｍ3／ｈ，１８５ｍ3／ｈに対し、いずれ
のパージ流量を供給してもパージ流の交番的な変化が一
様に検出されており、導管４ｃの導圧口３ｃにより各パ
ージ流供給量に対する導圧口３ａ，３ｂで排出されるパ
ージ流の自動制御ができていることが伺える。つまり、
流管１に流動する流量が広範囲で変化しても、パージ源
から一定の流量をもつパージ流体を供給していれば正確
にカルマン渦の生成数を計測できることとなる。
各流管流量１５ｍ3／ｈ，１８５ｍ3／ｈに対し、いずれ
のパージ流量を供給してもパージ流の交番的な変化が一
様に検出されており、導管４ｃの導圧口３ｃにより各パ
ージ流供給量に対する導圧口３ａ，３ｂで排出されるパ
ージ流の自動制御ができていることが伺える。つまり、
流管１に流動する流量が広範囲で変化しても、パージ源
から一定の流量をもつパージ流体を供給していれば正確
にカルマン渦の生成数を計測できることとなる。
【００２７】
【発明の効果】本発明によれば、パージ式渦流量計にお
いて外部から供給するパージ流量の制御が不要となり、
一定のパージ流量を供給することで、広い（本管の）流
量範囲において安定且つ良好なセンサ検出信号を得るこ
とが可能となり、結果として渦の生成数を常に正確に測
定し、もって正確に流量を測定することが可能となる。
いて外部から供給するパージ流量の制御が不要となり、
一定のパージ流量を供給することで、広い（本管の）流
量範囲において安定且つ良好なセンサ検出信号を得るこ
とが可能となり、結果として渦の生成数を常に正確に測
定し、もって正確に流量を測定することが可能となる。
【図１】 本発明の一実施形態に係るパージ式渦流量計
の構成例を示す図である。
の構成例を示す図である。
【図２】 本発明の他の実施形態に係るパージ式渦流量
計の構成例を示す図である。
計の構成例を示す図である。
【図３】 本発明の他の実施形態に係るパージ式渦流量
計の構成例を示す図である。
計の構成例を示す図である。
【図４】 渦流量計における渦発生体周りの圧力分布デ
ータを示す図である。
ータを示す図である。
【図５】 本発明に係るパージ式渦流量計における被測
定流体の流量に対するパージ流量とセンサの検出波形と
の関係を説明するための図である。
定流体の流量に対するパージ流量とセンサの検出波形と
の関係を説明するための図である。
【図６】 従来技術によるパージ式渦流量計における被
測定流体の流量に対するパージ流量とセンサの検出波形
との関係を説明するための図である。
測定流体の流量に対するパージ流量とセンサの検出波形
との関係を説明するための図である。
【図７】 従来技術によるパージ式渦流量計の構成例を
示す図である。
示す図である。
【図８】 従来技術によるパージ式渦流量計の他の構成
例を示す図である。
例を示す図である。
１…流管、２…渦発生体、３ａ，３ｂ，３ｃ…導圧口、
４ａ，４ｂ，４ｃ…導管、５…細管、６ａ，６ｂ，２０
…絞り要素、７ａ，７ｂ…熱検出素子、１１…減圧弁、
１２…圧力計、１３ａ，１３ｂ，１３ｃ…バルブ。
４ａ，４ｂ，４ｃ…導管、５…細管、６ａ，６ｂ，２０
…絞り要素、７ａ，７ｂ…熱検出素子、１１…減圧弁、
１２…圧力計、１３ａ，１３ｂ，１３ｃ…バルブ。
Claims (4)
- 【請求項１】 被測定流体が流通する流管内に、流れに
対向して設けられた渦発生体と、該渦発生体の両側面に
導圧口をもち該渦発生体の外部に連通する導管と、前記
渦発生体の前面に導圧口をもち該渦発生体の外部に連通
し、前記導管に連通した前面側導管と、所定の流量をも
つパージ流体を供給可能なパージ源から、前記導管及び
前面側導管を介して被測定流体にパージ流体を導入する
パージ流導入手段とを備えるパージ式渦流量計であっ
て、前記渦発生体から発生する渦の信号を、渦変動圧力
に応じて流動する前記導管内を通る前記パージ流体の流
量又は流速の変動信号として検出することを特徴とする
パージ式渦流量計。 - 【請求項２】 被測定流体が流通する流管内に、流れに
対向して設けられた渦発生体と、該渦発生体の両側面近
傍に導圧口をもち前記流管の外部に連通する導管と、前
記渦発生体の上流に導圧口をもち前記流管の外部に連通
し、前記導管に連通した前面側導管と、所定の流量をも
つパージ流体を供給可能なパージ源から、前記導管及び
前面側導管を介して被測定流体にパージ流体を導入する
パージ流導入手段とを備えるパージ式渦流量計であっ
て、前記渦発生体から発生する渦の信号を、渦変動圧力
に応じて流動する前記導管内を通る前記パージ流体の流
量又は流速の変動信号として検出することを特徴とする
パージ式渦流量計。 - 【請求項３】 被測定流体が流通する流管内に、流れに
対向して設けられた渦発生体と、該渦発生体の両側面に
導圧口をもち該渦発生体の外部に連通する導管と、前記
渦発生体の上流に導圧口をもち前記流管の外部に連通
し、前記導管に連通した前面側導管と、所定の流量をも
つパージ流体を供給可能なパージ源から、前記導管及び
前面側導管を介して被測定流体にパージ流体を導入する
パージ流導入手段とを備えるパージ式渦流量計であっ
て、前記渦発生体から発生する渦の信号を、渦変動圧力
に応じて流動する前記導管内を通る前記パージ流体の流
量又は流速の変動信号として検出することを特徴とする
パージ式渦流量計。 - 【請求項４】 被測定流体が流通する流管内に、流れに
対向して設けられた渦発生体と、該渦発生体の両側面近
傍に導圧口をもち前記流管の外部に連通する導管と、前
記渦発生体の前面に導圧口をもち該渦発生体の外部に連
通し、前記導管に連通した前面側導管と、所定の流量を
もつパージ流体を供給可能なパージ源から、前記導管及
び前面側導管を介して被測定流体にパージ流体を導入す
るパージ流導入手段とを備えるパージ式渦流量計であっ
て、前記渦発生体から発生する渦の信号を、渦変動圧力
に応じて流動する前記導管内を通る前記パージ流体の流
量又は流速の変動信号として検出することを特徴とする
パージ式渦流量計。
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