JP2861613B2 - 流速ベクトルセンサ - Google Patents
流速ベクトルセンサInfo
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、流体モデル型の実験
における、あるいは溶融流体の鋳型内における流速ベク
トルを検知する流速ベクトルセンサに関するものであ
る。
における、あるいは溶融流体の鋳型内における流速ベク
トルを検知する流速ベクトルセンサに関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、鋳型内における湯流れの状況を検
知する装置としては、例えば、特開昭６０−３３０５５
号公報に開示されたものがあり、これは図６に示すよう
に、鋳型１１の注湯口１９に近接する溶湯の上流部に、
コモン電極２０、スタート電極２１を設け、また鋳型１
１内に、複数個の検知電極２２を分散して配置し、溶湯
が注湯口１９から検知電極２２に到着したとき、検知電
極２２が導通することから、この溶湯の到着時間を計測
して鋳込空間１６内の湯流れの状況を定量的に把握しよ
うとするものである。
知する装置としては、例えば、特開昭６０−３３０５５
号公報に開示されたものがあり、これは図６に示すよう
に、鋳型１１の注湯口１９に近接する溶湯の上流部に、
コモン電極２０、スタート電極２１を設け、また鋳型１
１内に、複数個の検知電極２２を分散して配置し、溶湯
が注湯口１９から検知電極２２に到着したとき、検知電
極２２が導通することから、この溶湯の到着時間を計測
して鋳込空間１６内の湯流れの状況を定量的に把握しよ
うとするものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来技術の湯流れ検知装置にあっては、湯流れ状況
検知に有効な情報は、検知点における溶湯の到着時間を
計測して溶湯流の遅速個所を知るだけであったから、各
検知点での流速と流動方向すなわち流速ベクトルを計測
することはできず、各検知点の流速ベクトルは、前記各
検知点の到着時間に基づいて鋳型全体の情報から推定す
るしかなく精度的に問題であった。例えば図４に示すよ
うな不規則な曲面Ｃをもつダイカスト鋳造部品の鋳型内
部のｐ、ｑ、ｒ、ｓ点における流速ベクトルを求めるに
は、前記曲面に沿った幾何学的な位置関係を把握するこ
とが必要であり実際上は困難であった。本発明は、この
ような従来技術の問題点に着目してなされたもので、前
記曲面上の点における溶湯すなわち溶融流体の流速ベク
トルを精度よく計測するに好適な流速ベクトルセンサを
提供することを目的としている。
うな従来技術の湯流れ検知装置にあっては、湯流れ状況
検知に有効な情報は、検知点における溶湯の到着時間を
計測して溶湯流の遅速個所を知るだけであったから、各
検知点での流速と流動方向すなわち流速ベクトルを計測
することはできず、各検知点の流速ベクトルは、前記各
検知点の到着時間に基づいて鋳型全体の情報から推定す
るしかなく精度的に問題であった。例えば図４に示すよ
うな不規則な曲面Ｃをもつダイカスト鋳造部品の鋳型内
部のｐ、ｑ、ｒ、ｓ点における流速ベクトルを求めるに
は、前記曲面に沿った幾何学的な位置関係を把握するこ
とが必要であり実際上は困難であった。本発明は、この
ような従来技術の問題点に着目してなされたもので、前
記曲面上の点における溶湯すなわち溶融流体の流速ベク
トルを精度よく計測するに好適な流速ベクトルセンサを
提供することを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の流体ベクトルセンサは、導電性保護管内
に検知電極を有し、この検知電極は、所定の辺の長さを
もつ正三角形の３つの頂点に配置された３つの検知点
と、前記正三角形が同一方向を向くように規制する方向
規制手段、例えば、図１に示す合わせキー２とを備えて
いる。前記３つの検知点のうち最も速く流体の到着を検
知した検知点を検知起点として、他の２つの検知点への
流体の到達速度を求め、次に、前記検知起点を座標系の
原点とする局所座標系の速度成分を求めたのち、前記方
向規制手段（合わせキー２）による全体座標系に対する
局所座標系の傾斜角度θ（図３）から座標修正のための
演算処理により、前記局所座標系速度成分から前記流体
モデル型あるいは鋳型の全体座標系の２次元の速度成分
を確定する手段を備えたものである。また、３次元の速
度成分についても同様に、所定長の半径を有する球面体
上、若しくは、所定の辺の長さをもつ正四面体上の４つ
の定点に配置した検知点と、前記球面体、若しくは、正
四面体が同一方向を向くように規制する方向規制手段と
を有し、前記４つの検知点のうち最も速く流体の到着を
検知した検知点を検知起点として、他の３つの検知点へ
の流体の到達速度を求め、次いで、前記検知起点を座標
系の原点とする局所座標系の速度成分を求めたのち、前
記方向規制手段に基づいて、上記２次元の場合に準じて
座標修正のための演算処理により、前記局所座標系速度
成分から上記流体モデル型あるいは鋳型の全体座標系の
３次元の速度成分を確定する手段を備えるように構成し
たものである。
めに、本発明の流体ベクトルセンサは、導電性保護管内
に検知電極を有し、この検知電極は、所定の辺の長さを
もつ正三角形の３つの頂点に配置された３つの検知点
と、前記正三角形が同一方向を向くように規制する方向
規制手段、例えば、図１に示す合わせキー２とを備えて
いる。前記３つの検知点のうち最も速く流体の到着を検
知した検知点を検知起点として、他の２つの検知点への
流体の到達速度を求め、次に、前記検知起点を座標系の
原点とする局所座標系の速度成分を求めたのち、前記方
向規制手段（合わせキー２）による全体座標系に対する
局所座標系の傾斜角度θ（図３）から座標修正のための
演算処理により、前記局所座標系速度成分から前記流体
モデル型あるいは鋳型の全体座標系の２次元の速度成分
を確定する手段を備えたものである。また、３次元の速
度成分についても同様に、所定長の半径を有する球面体
上、若しくは、所定の辺の長さをもつ正四面体上の４つ
の定点に配置した検知点と、前記球面体、若しくは、正
四面体が同一方向を向くように規制する方向規制手段と
を有し、前記４つの検知点のうち最も速く流体の到着を
検知した検知点を検知起点として、他の３つの検知点へ
の流体の到達速度を求め、次いで、前記検知起点を座標
系の原点とする局所座標系の速度成分を求めたのち、前
記方向規制手段に基づいて、上記２次元の場合に準じて
座標修正のための演算処理により、前記局所座標系速度
成分から上記流体モデル型あるいは鋳型の全体座標系の
３次元の速度成分を確定する手段を備えるように構成し
たものである。
【０００５】
【作用】上記の構成により、検知点が流体の到着を検知
することにより、流速ベクトルセンサの各検知点から局
所座標系に沿った流速ベクトルが計測演算される。すな
わち、最も早く流体の到着信号を受信した検知点を原点
とし、他の検知点との信号到着時間差から速度ベクトル
の大きさを求め、各ベクトルセンサの局所座標系に対す
る速度ベクトルを確定することは容易である。
することにより、流速ベクトルセンサの各検知点から局
所座標系に沿った流速ベクトルが計測演算される。すな
わち、最も早く流体の到着信号を受信した検知点を原点
とし、他の検知点との信号到着時間差から速度ベクトル
の大きさを求め、各ベクトルセンサの局所座標系に対す
る速度ベクトルを確定することは容易である。
【０００６】
【実施例】以下、この発明を図面に基づいて説明する。
図１は、この発明に係る流速ベクトルセンサ８（以下単
にベクトルセンサ８と記す）の一実施例の全体構成を示
す斜視図である。
図１は、この発明に係る流速ベクトルセンサ８（以下単
にベクトルセンサ８と記す）の一実施例の全体構成を示
す斜視図である。
【０００７】まず本実施例装置の構成を説明すると、本
実施例のベクトルセンサ８は、図１に示すように、３個
の検知電極１は導線を有し、管状に形成された導電性の
保護管３の内部に絶縁体プラグ４を介して固定されてい
る。絶縁体プラグ４は、例えば図示するように保護管３
と螺合して固定するのが好適である。検知電極１を保護
管３にセットし、所要の精度に加工され絶縁体４プラグ
によって棒状体に一体構成されたベクトルセンサ８は、
鋳型の全体座標系の中で指定された方向に向くように整
合させることができる。検知電極１は、一辺の長さが３
ｍｍの正三角形を形成するように平面上に配置され、合
わせキー２の位置と前記正三角形の一頂点とが一致する
ように設定されているから、前記の指定された方向に向
くように整合させるに好適である。
実施例のベクトルセンサ８は、図１に示すように、３個
の検知電極１は導線を有し、管状に形成された導電性の
保護管３の内部に絶縁体プラグ４を介して固定されてい
る。絶縁体プラグ４は、例えば図示するように保護管３
と螺合して固定するのが好適である。検知電極１を保護
管３にセットし、所要の精度に加工され絶縁体４プラグ
によって棒状体に一体構成されたベクトルセンサ８は、
鋳型の全体座標系の中で指定された方向に向くように整
合させることができる。検知電極１は、一辺の長さが３
ｍｍの正三角形を形成するように平面上に配置され、合
わせキー２の位置と前記正三角形の一頂点とが一致する
ように設定されているから、前記の指定された方向に向
くように整合させるに好適である。
【０００８】このように構成されたベクトルセンサ８を
図２に示すように配置し、同図に示す形状を持つアクリ
ル型キャビティ９に装着し、食塩を添加することにより
導電性を付与させた水をゲート６から流速３ｍ／ｓｅｃ
で射出し、０．１ｍｓｅｃの感知精度を有する高速セン
サ記録装置を用いて検知時間計測データを収集し流速ベ
クトルを演算するものである。
図２に示すように配置し、同図に示す形状を持つアクリ
ル型キャビティ９に装着し、食塩を添加することにより
導電性を付与させた水をゲート６から流速３ｍ／ｓｅｃ
で射出し、０．１ｍｓｅｃの感知精度を有する高速セン
サ記録装置を用いて検知時間計測データを収集し流速ベ
クトルを演算するものである。
【０００９】次に本実施例の作用を説明する。図３は、
ベクトルセンサ８により流速ベクトルＶを計測する場合
の測定原理を示すベクトル図である。本実施例ではベク
トルセンサ８の局所座標系は全体座標系に対してθ度だ
け傾いており、ベクトルセンサ８に組込まれる検知電極
１は３つの検知端子１ａ、１ｂ、１ｃを有し、検知端子
１ａ、１ｂ、１ｃが流体の到着を検知した時刻をそれぞ
れｔ1、ｔ2、ｔ3とし、ｔ1＜ｔ2＜ｔ3、すなわち、検知
端子１ａが最も速く流体の到着を検知したものと仮定し
ておく。因みに請求項１記載の検知点とは、例えば実施
例の検知電極１の検知端子１ａ、１ｂ、１ｃを指すもの
である。ここで、 １ａ、１ｂ、１ｃ：検知端子（ただし１ａを原点とす
る） ｔ1、ｔ2、ｔ3：流体検知信号到着時刻 Ｖ：ベクトルセンサ８が検知した速度ベクトル Ｖ1：検知端子１ａから検知端子１ｂへ向かう分速ベク
トル Ｖ2：検知端子１ａから検知端子１ｃへ向かう分速ベク
トル Ｖx：全体座標系ｘ軸方向の分速成分 Ｖy：全体座標系ｙ軸方向の分速成分 Ｌｘ、Ｌｙ：センサの局所座標系 ＶLx：局所座標系Ｌｘ軸方向の分速成分 ＶLy：局所座標系Ｌｙ軸方向の分速成分とすると、分速
ベクトルＶ1、Ｖ2のなす角度は６０°に設定されている
から、
ベクトルセンサ８により流速ベクトルＶを計測する場合
の測定原理を示すベクトル図である。本実施例ではベク
トルセンサ８の局所座標系は全体座標系に対してθ度だ
け傾いており、ベクトルセンサ８に組込まれる検知電極
１は３つの検知端子１ａ、１ｂ、１ｃを有し、検知端子
１ａ、１ｂ、１ｃが流体の到着を検知した時刻をそれぞ
れｔ1、ｔ2、ｔ3とし、ｔ1＜ｔ2＜ｔ3、すなわち、検知
端子１ａが最も速く流体の到着を検知したものと仮定し
ておく。因みに請求項１記載の検知点とは、例えば実施
例の検知電極１の検知端子１ａ、１ｂ、１ｃを指すもの
である。ここで、 １ａ、１ｂ、１ｃ：検知端子（ただし１ａを原点とす
る） ｔ1、ｔ2、ｔ3：流体検知信号到着時刻 Ｖ：ベクトルセンサ８が検知した速度ベクトル Ｖ1：検知端子１ａから検知端子１ｂへ向かう分速ベク
トル Ｖ2：検知端子１ａから検知端子１ｃへ向かう分速ベク
トル Ｖx：全体座標系ｘ軸方向の分速成分 Ｖy：全体座標系ｙ軸方向の分速成分 Ｌｘ、Ｌｙ：センサの局所座標系 ＶLx：局所座標系Ｌｘ軸方向の分速成分 ＶLy：局所座標系Ｌｙ軸方向の分速成分とすると、分速
ベクトルＶ1、Ｖ2のなす角度は６０°に設定されている
から、
【００１０】
【数１】
【００１１】
【数２】
【００１２】
【数３】
【００１３】
【数４】
【００１４】
【数５】
【００１５】上記（数５）からＶx、Ｖyを求めることが
できる。すなわち、
できる。すなわち、
【００１６】
【数６】
【００１７】
【数７】
【００１８】上記演算により全体座標系の速度ベクトル
を確定することができる。
を確定することができる。
【００１９】以上、上記の実施例のように、同一平面上
に正三角形を形成するように配設した検知電極１ａ、１
ｂ、１ｃを備えたベクトルセンサ８を鋳造型内に配設す
ることにより、従来は計測が不可能であった不規則な曲
面を有する鋳型内の流速ベクトルを全体座標系に対して
一意的に求めることが可能となるものである。
に正三角形を形成するように配設した検知電極１ａ、１
ｂ、１ｃを備えたベクトルセンサ８を鋳造型内に配設す
ることにより、従来は計測が不可能であった不規則な曲
面を有する鋳型内の流速ベクトルを全体座標系に対して
一意的に求めることが可能となるものである。
【００２０】上記実施例に示すように、本発明の流速ベ
クトルセンサ８は、下記の点でも実用的に好適な条件を
備えている。
クトルセンサ８は、下記の点でも実用的に好適な条件を
備えている。
【００２１】（ａ）ベクトルセンサ８の検知電極１は流
速ベクトルの計算が容易なように正三角形上に配置され
ている。
速ベクトルの計算が容易なように正三角形上に配置され
ている。
【００２２】（ｂ）ベクトルセンサ８は全体座標系に対
する位置決めが容易な合わせキー２を備える一体の棒状
体である。
する位置決めが容易な合わせキー２を備える一体の棒状
体である。
【００２３】上記実施例に示すように、本発明は各ベク
トルセンサの配置が全体座標系に対する座標データとし
て得られている場合、速度ベクトルを全体座標系に対し
てプロットし、あるいは速度コンターを描くことは容易
であるから、理論的には複雑な３次元曲面へ拡張するこ
とも可能であって、例えば、図５に示すような球面Ｓ上
に検知電極１′の検知端子１′ａ、１′ｂ、１′ｃ、
１′ｄを配置したもの、または正四面体上に配置したも
のなどへの応用が可能である。
トルセンサの配置が全体座標系に対する座標データとし
て得られている場合、速度ベクトルを全体座標系に対し
てプロットし、あるいは速度コンターを描くことは容易
であるから、理論的には複雑な３次元曲面へ拡張するこ
とも可能であって、例えば、図５に示すような球面Ｓ上
に検知電極１′の検知端子１′ａ、１′ｂ、１′ｃ、
１′ｄを配置したもの、または正四面体上に配置したも
のなどへの応用が可能である。
【００２４】
【発明の効果】本発明の実施により、不規則な曲面をも
つ流体モデル型あるいはダイカスト鋳造部品の鋳型内部
の点における流速ベクトルを容易に計測することが可能
であって、溶湯の充填過程を詳細にかつ定量的に知るこ
とができると共に、特に３次元局面に沿って流動する流
体解析プログラムの解析結果の検証も容易に実施可能な
流速ベクトルセンサを提供することができる。
つ流体モデル型あるいはダイカスト鋳造部品の鋳型内部
の点における流速ベクトルを容易に計測することが可能
であって、溶湯の充填過程を詳細にかつ定量的に知るこ
とができると共に、特に３次元局面に沿って流動する流
体解析プログラムの解析結果の検証も容易に実施可能な
流速ベクトルセンサを提供することができる。
【図１】本発明に係る流速ベクトルセンサの一実施例を
示す斜視図である。
示す斜視図である。
【図２】本発明に係る流速ベクトルセンサの一実施例の
アクリル型配置図である。
アクリル型配置図である。
【図３】本発明の流速ベクトルセンサによる流速ベクト
ルの解析図である。
ルの解析図である。
【図４】３次元曲面における流速ベクトルの関係を示す
図である。
図である。
【図５】本発明の拡張実施例におけるベクトルセンサの
配置を示す図である。
配置を示す図である。
【図６】従来技術による湯流れ測定装置を示す断面図で
ある。
ある。
１、１′…検知電極 １ａ、１ｂ、１ｃ…検知端子 １′ａ、１′ｂ、１′ｃ、１′ｄ…検知端子 ２…合わせキー ３…保護管 ４…絶縁体プラグ ５…導線 ６…ゲート ７…ビスケッ
ト ８…ベクトルセンサ ９…キャビテ
ィ １１…鋳型 １２…注湯空
間 １３…湯口 １４…湯道 １６…鋳込空間 １９…注湯口 ２０…コモン電極 ２１…スター
ト電極 ２２…検知電極 ２３…導通検
出回路 ２４…時間測定装置 ２５…出力装
置
ト ８…ベクトルセンサ ９…キャビテ
ィ １１…鋳型 １２…注湯空
間 １３…湯口 １４…湯道 １６…鋳込空間 １９…注湯口 ２０…コモン電極 ２１…スター
ト電極 ２２…検知電極 ２３…導通検
出回路 ２４…時間測定装置 ２５…出力装
置
Claims (2)
- 【請求項１】導電性保護管内に検知電極を有し、流体モ
デル型あるいは鋳型内に配設され、流体の流体速度を計
測する流体ベクトルセンサであって、前記検知電極は、 所定の辺長を有する正三角形の３つの頂点に配置した検
知点と、 前記正三角形が同一方向を向くように規制する方向規制
手段とを有し、 前記３つの検知点のうち最も速く流体の到着を検知した
検知起点から他の２つの検知点への到達速度を求め、 前記検知起点を原点とする局所座標系による前記到達速
度の速度成分を求めたのち、 前記方向規制手段に基づく座標修正演算処理により、前
記局所座標系の速度成分から前記流体モデル型あるいは
鋳型の全体座標系の２次元の速度成分を確定する手段を
備える ことを特徴とする流速ベクトルセンサ。 - 【請求項２】導電性保護管内に検知電極を有し、流体モ
デル型あるいは鋳型内に配設され、流体の流体速度を計
測する流体ベクトルセンサであって、 前記検知電極は、 所定の半径を有する球面体上、若しくは、所定の辺長を
有する正四面体上の４つの定点に配置した検知点と、 前記球面体、若しくは、正四面体が同一方向を向くよう
に規制する方向規制手段とを有し、 前記４つの検知点のうち最も速く流体の到着を検知した
検知起点から他の３つの検知点への到達速度を求め、 前記検知起点を原点とする局所座標系による前記到達速
度の速度成分を求めたのち、 前記方向規制手段に基づく座標修正演算処理により、前
記局所座標系の速度成分から前記流体モデル型あるいは
鋳型の全体座標系の３次元の速度成分を確定する手段を
備えることを特徴とする流速ベクトルセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6483792A JP2861613B2 (ja) | 1992-03-23 | 1992-03-23 | 流速ベクトルセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6483792A JP2861613B2 (ja) | 1992-03-23 | 1992-03-23 | 流速ベクトルセンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05264568A JPH05264568A (ja) | 1993-10-12 |
| JP2861613B2 true JP2861613B2 (ja) | 1999-02-24 |
Family
ID=13269758
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6483792A Expired - Fee Related JP2861613B2 (ja) | 1992-03-23 | 1992-03-23 | 流速ベクトルセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2861613B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102554142A (zh) * | 2012-01-14 | 2012-07-11 | 北京新方尊铸造科技有限责任公司 | 一种铸件充型流场的无线测量方法 |
-
1992
- 1992-03-23 JP JP6483792A patent/JP2861613B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05264568A (ja) | 1993-10-12 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 10 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081211 |
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| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |