JP3209303B2 - 渦流量計 - Google Patents
渦流量計Info
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- JP3209303B2 JP3209303B2 JP29940493A JP29940493A JP3209303B2 JP 3209303 B2 JP3209303 B2 JP 3209303B2 JP 29940493 A JP29940493 A JP 29940493A JP 29940493 A JP29940493 A JP 29940493A JP 3209303 B2 JP3209303 B2 JP 3209303B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、耐震特性が良好で、小
型、低コストで、低流速まで精度良く正確な流速流量測
定が可能な渦流量計に関するものである。
型、低コストで、低流速まで精度良く正確な流速流量測
定が可能な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６１−２９２５
２１号（特願昭６０−１３４８９５号）に示されてい
る。図９は管路１１の長手方向より見た断面説明図であ
る。１１は測定流体が流れる管路、１２は管路１１に直
角に挿入された柱状の渦発生体である。１３，１４は、
管路１１に設けられた内部空所である。１５，１６は、
内部空所１３，１４にそれぞれ設けられ、内部空所１
３，１４を測定室１３１，１３２，１４１，１４２に分
けるダイアフラムである。１７，１８は、管路１１と渦
発生体１２とにわたって設けられ、一端は渦発生体１２
において管路１１内に連通し、他端は管路１１において
測定室１３１，１４１にそれぞれ連通する導圧孔であ
る。２１，２２は、それぞれ測定室１３２，１４２に面
して管路１１に設けられた絶縁体である。２３，２４
は、絶縁体２１，２２の表面に設けられ、それぞれダイ
アフラム１５，１６と静電容量電極２５，２６を構成す
る電極である。２７は、管路１１に設けられ、一端が測
定室１３２に連通し、他端が測定室１４２に連通する連
通孔である。２８は、測定室１３２，１４２と連通孔２
７とに封入された封入液である。この場合は、シリコン
オイルが使用されている。以上の構成において、測定流
体が管路１１の中を流れると、渦発生体１２によりカル
マン渦列が発生する。このカルマン渦列による圧力変動
は、導圧孔１７，１８を介して測定室１４１，１４２に
伝達され、ダイアフラム１５，１６が変動する。この変
動周波数を圧力センサである静電容量電極２５，２６に
より検出することにより測定流体の流速流量が測定でき
る。而して、連通孔２７により、測定室１３２と測定室
１４２とが連通されているため、外乱振動ノイズが打ち
消される。
従来例の構成説明図で、例えば、特開昭６１−２９２５
２１号（特願昭６０−１３４８９５号）に示されてい
る。図９は管路１１の長手方向より見た断面説明図であ
る。１１は測定流体が流れる管路、１２は管路１１に直
角に挿入された柱状の渦発生体である。１３，１４は、
管路１１に設けられた内部空所である。１５，１６は、
内部空所１３，１４にそれぞれ設けられ、内部空所１
３，１４を測定室１３１，１３２，１４１，１４２に分
けるダイアフラムである。１７，１８は、管路１１と渦
発生体１２とにわたって設けられ、一端は渦発生体１２
において管路１１内に連通し、他端は管路１１において
測定室１３１，１４１にそれぞれ連通する導圧孔であ
る。２１，２２は、それぞれ測定室１３２，１４２に面
して管路１１に設けられた絶縁体である。２３，２４
は、絶縁体２１，２２の表面に設けられ、それぞれダイ
アフラム１５，１６と静電容量電極２５，２６を構成す
る電極である。２７は、管路１１に設けられ、一端が測
定室１３２に連通し、他端が測定室１４２に連通する連
通孔である。２８は、測定室１３２，１４２と連通孔２
７とに封入された封入液である。この場合は、シリコン
オイルが使用されている。以上の構成において、測定流
体が管路１１の中を流れると、渦発生体１２によりカル
マン渦列が発生する。このカルマン渦列による圧力変動
は、導圧孔１７，１８を介して測定室１４１，１４２に
伝達され、ダイアフラム１５，１６が変動する。この変
動周波数を圧力センサである静電容量電極２５，２６に
より検出することにより測定流体の流速流量が測定でき
る。而して、連通孔２７により、測定室１３２と測定室
１４２とが連通されているため、外乱振動ノイズが打ち
消される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一般に、圧力センサ単
体では外部からの機械振動が加えられた場合に、その振
動成分が圧力センサ出力信号に重畳して、Ｓ／Ｎ比を低
下させ、低流速域まで測定することができない。これを
改良するために、この従来例では、圧力センサである静
電容量電極を２個使用して（静電容量電極２５，２
６）、外乱振動ノイズ成分のみを相殺する構造を採用し
ている。しかしながら、この様な装置においては、構造
が複雑となり、小型化、低コスト化に限界がある。即
ち、従来の圧力センサでは、検出感度が低いため、ダイ
アフラムの直径を大きくしなければならず、ダイアフラ
ムの質量が大きくなり、外乱振動ノイズに対して感度が
大となり、この外乱振動を打ち消す構成が必要不可欠と
なる。従って、構造が複雑となり、小型化、低コスト化
が困難になる。本発明は、この問題点を解決するもので
ある。本発明の目的は、耐震特性が良好で、小型、低コ
ストで、低流速まで精度良く正確な流速流量測定が可能
な渦流量計を提供するにある。
体では外部からの機械振動が加えられた場合に、その振
動成分が圧力センサ出力信号に重畳して、Ｓ／Ｎ比を低
下させ、低流速域まで測定することができない。これを
改良するために、この従来例では、圧力センサである静
電容量電極を２個使用して（静電容量電極２５，２
６）、外乱振動ノイズ成分のみを相殺する構造を採用し
ている。しかしながら、この様な装置においては、構造
が複雑となり、小型化、低コスト化に限界がある。即
ち、従来の圧力センサでは、検出感度が低いため、ダイ
アフラムの直径を大きくしなければならず、ダイアフラ
ムの質量が大きくなり、外乱振動ノイズに対して感度が
大となり、この外乱振動を打ち消す構成が必要不可欠と
なる。従って、構造が複雑となり、小型化、低コスト化
が困難になる。本発明は、この問題点を解決するもので
ある。本発明の目的は、耐震特性が良好で、小型、低コ
ストで、低流速まで精度良く正確な流速流量測定が可能
な渦流量計を提供するにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明は、渦発生体により周期的に発生するカルマ
ン渦列の渦周波数を検出して流速流量を測定する渦流量
計において、測定流路に垂直に設けられた柱状の渦発生
体と、該渦発生体或いは該渦発生体の下流に前記カルマ
ン渦列の渦周波数が検出されるように平面が前記測定流
路の流れ方向に平行に設けられたダイアフラムと、該ダ
イアフラムに設けられた剪断型半導体歪ゲージとを具備
したことを特徴とする渦流量計を構成したものである。
に、本発明は、渦発生体により周期的に発生するカルマ
ン渦列の渦周波数を検出して流速流量を測定する渦流量
計において、測定流路に垂直に設けられた柱状の渦発生
体と、該渦発生体或いは該渦発生体の下流に前記カルマ
ン渦列の渦周波数が検出されるように平面が前記測定流
路の流れ方向に平行に設けられたダイアフラムと、該ダ
イアフラムに設けられた剪断型半導体歪ゲージとを具備
したことを特徴とする渦流量計を構成したものである。
【０００５】
【作用】以上の構成において、測定流体が管路の中を流
れると、渦発生体によりカルマン渦列が発生する。この
カルマン渦列による圧力変動はダイアフラムに伝達さ
れ、ダイアフラムに設けられた剪断型半導体歪ゲージに
より、渦発生周波数が検出され、測定流体の流速流量が
測定できる。以下、実施例に基づき詳細に説明する。
れると、渦発生体によりカルマン渦列が発生する。この
カルマン渦列による圧力変動はダイアフラムに伝達さ
れ、ダイアフラムに設けられた剪断型半導体歪ゲージに
より、渦発生周波数が検出され、測定流体の流速流量が
測定できる。以下、実施例に基づき詳細に説明する。
【０００６】
【実施例】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Ａ−Ａ断面図である。図において、４１は
測定流体が流れる管路、４２は管路４１に直角に挿入さ
れた柱状の渦発生体である。４３，４４は、渦発生体４
１内にそれぞれ設けられた内部空所である。４５は、渦
発生体４１に設けられ、内部空所４３と管路４１内の測
定流体とを連通する２個の圧力導入口である。４６は、
渦発生体４１に設けられ、内部空所４３，４４を、空所
４３１，４３２，４４１，４４２に分けるプリント基板
である。４７は、プリント基板に設けられた圧力孔であ
る。４８は、プリント基板の圧力孔４７の周囲に設けら
れ、内部空所４３を測定室４８１，４８２に分けるダイ
アフラムである。４９は、ダイアフラム４８に設けられ
た剪断型半導体歪ゲージである。５１は、プリント基板
４６に設けられた増幅器である。５２は、増幅器５１よ
り引き出されたリードである。図３にプリント基板４６
上の回路を示す。外部からの電源±ＶCCで動作し、等価
的にブリッジ回路で表されている剪断型半導体歪ゲージ
４９の出力は、差動増幅器５１によって増幅され，リー
ド５２より外部に出力される。
図２は図１のＡ−Ａ断面図である。図において、４１は
測定流体が流れる管路、４２は管路４１に直角に挿入さ
れた柱状の渦発生体である。４３，４４は、渦発生体４
１内にそれぞれ設けられた内部空所である。４５は、渦
発生体４１に設けられ、内部空所４３と管路４１内の測
定流体とを連通する２個の圧力導入口である。４６は、
渦発生体４１に設けられ、内部空所４３，４４を、空所
４３１，４３２，４４１，４４２に分けるプリント基板
である。４７は、プリント基板に設けられた圧力孔であ
る。４８は、プリント基板の圧力孔４７の周囲に設けら
れ、内部空所４３を測定室４８１，４８２に分けるダイ
アフラムである。４９は、ダイアフラム４８に設けられ
た剪断型半導体歪ゲージである。５１は、プリント基板
４６に設けられた増幅器である。５２は、増幅器５１よ
り引き出されたリードである。図３にプリント基板４６
上の回路を示す。外部からの電源±ＶCCで動作し、等価
的にブリッジ回路で表されている剪断型半導体歪ゲージ
４９の出力は、差動増幅器５１によって増幅され，リー
ド５２より外部に出力される。
【０００７】以上の構成において、測定流体が管路４１
の中を流れると、渦発生体４２によりカルマン渦列が発
生する。このカルマン渦列による圧力変動はダイアフラ
ム４８に伝達され、ダイアフラム４８に設けられた剪断
型半導体歪ゲージ４９により、渦発生周波数が検出さ
れ、測定流体の流速流量が測定できる。しかして、剪断
型半導体歪ゲージ４９を使用したので、検出感度が大き
いため、ダイアフラムの直径を小さくすることができ
る。従って、ダイアフラムの質量を小さくでき、外乱振
動ノイズに対して感度が低いものが得られる。この結
果，外乱振動を打ち消す構成が不要となり、構造が簡単
になり、小型化、低コスト化が容易になる。ここで、
「剪断型半導体歪ゲージ」は米国特許３２１３６８１号
「剪断形ゲージ圧力測定素子」或いは、特許出願公表昭
５７−５００４９１号「シリコン圧力センサ」等に示さ
れている。
の中を流れると、渦発生体４２によりカルマン渦列が発
生する。このカルマン渦列による圧力変動はダイアフラ
ム４８に伝達され、ダイアフラム４８に設けられた剪断
型半導体歪ゲージ４９により、渦発生周波数が検出さ
れ、測定流体の流速流量が測定できる。しかして、剪断
型半導体歪ゲージ４９を使用したので、検出感度が大き
いため、ダイアフラムの直径を小さくすることができ
る。従って、ダイアフラムの質量を小さくでき、外乱振
動ノイズに対して感度が低いものが得られる。この結
果，外乱振動を打ち消す構成が不要となり、構造が簡単
になり、小型化、低コスト化が容易になる。ここで、
「剪断型半導体歪ゲージ」は米国特許３２１３６８１号
「剪断形ゲージ圧力測定素子」或いは、特許出願公表昭
５７−５００４９１号「シリコン圧力センサ」等に示さ
れている。
【０００８】本発明の効果を証明する実験結果を示す。
図４は、剪断型半導体歪ゲージの圧力感度と、外乱機械
振動に対する加速度感度を示したものである。低流速域
では、圧力感度が低下するものの、加速度感度に比べて
大きく、十分なＳ／Ｎ比が確保されている。したがっ
て、圧力センサに剪断型半導体歪ゲージ４９を採用した
ことにより、２個でなく単体の圧力センサでも、十分な
外乱機械振動に対する耐震特性が得られるので、構成が
簡潔にでき、小型化、低コスト化が図れる渦流量計が得
られる。図５は、風速１〜２５［ｍ／ｓ］の範囲のレイ
ノルズ数Ｒｅとストローハル数Ｓｔの関係の測定結果で
ある。ストローハル数Ｓｔの値が、レイノルズ数Ｒｅに
よって変化する割合が小さいので、精度の高い渦流量計
が得られる。図６は、本発明の他の実施例の要部構成説
明図である。本実施例においては、渦発生体６１の下流
に、プリント基板６２に設けられたダイアフラム６３に
剪断型半導体歪ゲージ６４が設けられたものである。剪
断型半導体歪ゲージ６４等の保護が必要でない測定流体
に対して、構成が簡単な渦流量計が得られる。図７は、
本発明の他の実施例の要部構成説明図である。本実施例
においては、２体型の渦発生体７１を使用したもので、
より安定した渦信号が確保出来る渦流量計が得られる。
図４は、剪断型半導体歪ゲージの圧力感度と、外乱機械
振動に対する加速度感度を示したものである。低流速域
では、圧力感度が低下するものの、加速度感度に比べて
大きく、十分なＳ／Ｎ比が確保されている。したがっ
て、圧力センサに剪断型半導体歪ゲージ４９を採用した
ことにより、２個でなく単体の圧力センサでも、十分な
外乱機械振動に対する耐震特性が得られるので、構成が
簡潔にでき、小型化、低コスト化が図れる渦流量計が得
られる。図５は、風速１〜２５［ｍ／ｓ］の範囲のレイ
ノルズ数Ｒｅとストローハル数Ｓｔの関係の測定結果で
ある。ストローハル数Ｓｔの値が、レイノルズ数Ｒｅに
よって変化する割合が小さいので、精度の高い渦流量計
が得られる。図６は、本発明の他の実施例の要部構成説
明図である。本実施例においては、渦発生体６１の下流
に、プリント基板６２に設けられたダイアフラム６３に
剪断型半導体歪ゲージ６４が設けられたものである。剪
断型半導体歪ゲージ６４等の保護が必要でない測定流体
に対して、構成が簡単な渦流量計が得られる。図７は、
本発明の他の実施例の要部構成説明図である。本実施例
においては、２体型の渦発生体７１を使用したもので、
より安定した渦信号が確保出来る渦流量計が得られる。
【０００９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、渦発生
体により周期的に発生するカルマン渦列の渦周波数を検
出して流速流量を測定する渦流量計において、測定流路
に垂直に設けられた柱状の渦発生体と、該渦発生体或い
は該渦発生体の下流に前記カルマン渦列の渦周波数が検
出されるように平面が前記測定流路の流れ方向に平行に
設けられたダイアフラムと、該ダイアフラムに設けられ
た剪断型半導体歪ゲージとを具備したことを特徴とする
渦流量計を構成した。
体により周期的に発生するカルマン渦列の渦周波数を検
出して流速流量を測定する渦流量計において、測定流路
に垂直に設けられた柱状の渦発生体と、該渦発生体或い
は該渦発生体の下流に前記カルマン渦列の渦周波数が検
出されるように平面が前記測定流路の流れ方向に平行に
設けられたダイアフラムと、該ダイアフラムに設けられ
た剪断型半導体歪ゲージとを具備したことを特徴とする
渦流量計を構成した。
【００１０】この結果、剪断型半導体歪ゲージを使用し
たので、検出感度が大きいため、ダイアフラムの直径を
小さくすることができる。従って、ダイアフラムの質量
を小さくでき、外乱振動ノイズに対して感度が低いもの
が得られる。即ち、外乱振動を打ち消す構成が不要とな
り、構造が簡単になり、小型化、低コスト化が容易にな
る。
たので、検出感度が大きいため、ダイアフラムの直径を
小さくすることができる。従って、ダイアフラムの質量
を小さくでき、外乱振動ノイズに対して感度が低いもの
が得られる。即ち、外乱振動を打ち消す構成が不要とな
り、構造が簡単になり、小型化、低コスト化が容易にな
る。
【００１１】従って、本発明によれば、耐震特性が良好
で、小型、低コストで、低流速まで精度良く正確な流速
流量測定が可能な渦流量計を実現することが出来る。
で、小型、低コストで、低流速まで精度良く正確な流速
流量測定が可能な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Ａ−Ａ断面説明図である。
【図３】図１の回路図の説明図である。
【図４】図１の動作説明図である。
【図５】図１の動作説明図である。
【図６】本発明の他の実施例の要部構成説明図である。
【図７】本発明の他の実施例の要部構成説明図である。
【図８】従来より一般に使用されている従来例の構成説
明図である。
明図である。
【図９】図８の管路１１の長手方向より見た断面説明図
である。
である。
４１…管路 ４２…渦発生体 ４３…内部空所 ４３１…空所 ４３２…空所 ４４…内部空所 ４４１…空所 ４４２…空所 ４５…圧力導入口 ４６…プリント基板 ４７…圧力孔 ４８…ダイアフラム ４８１…測定室 ４８２…測定室 ４９…剪断型半導体歪ゲージ ５１…増幅器 ５２…リード ６１…渦発生体 ６２…プリント基板 ６３…ダイアフラム ６４…剪断型半導体歪ゲージ ７１…２体型の渦発生体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−270203（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−10839（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−207634（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−88161（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−155729（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−170727（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−37837（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭55−36933（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭54−8308（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭57−3005（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭57−3007（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭57−25132（ＪＰ，Ｂ２) 実公 平６−742（ＪＰ，Ｙ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01F 1/32
Claims (1)
- 【請求項１】渦発生体により周期的に発生するカルマン
渦列の渦周波数を検出して流速流量を測定する渦流量計
において、 測定流路に垂直に設けられた柱状の渦発生体と、 該渦発生体或いは該渦発生体の下流に前記カルマン渦列
の渦周波数が検出されるように平面が前記測定流路の流
れ方向に平行に設けられたダイアフラムと、 該ダイアフラムに設けられた剪断型半導体歪ゲージとを
具備したことを特徴とする渦流量計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29940493A JP3209303B2 (ja) | 1993-11-30 | 1993-11-30 | 渦流量計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29940493A JP3209303B2 (ja) | 1993-11-30 | 1993-11-30 | 渦流量計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07151570A JPH07151570A (ja) | 1995-06-16 |
| JP3209303B2 true JP3209303B2 (ja) | 2001-09-17 |
Family
ID=17872126
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29940493A Expired - Fee Related JP3209303B2 (ja) | 1993-11-30 | 1993-11-30 | 渦流量計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3209303B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1434034A1 (de) * | 2002-12-24 | 2004-06-30 | Grundfos a/s | Strömungssensor |
-
1993
- 1993-11-30 JP JP29940493A patent/JP3209303B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07151570A (ja) | 1995-06-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |