JP3339761B2 - カルマン渦式流量計 - Google Patents
カルマン渦式流量計Info
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- karman
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- G01—MEASURING; TESTING
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- G01F1/05—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
- G01F1/20—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow
- G01F1/32—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow using swirl flowmeters
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- G01F1/325—Means for detecting quantities used as proxy variables for swirl
- G01F1/3273—Means for detecting quantities used as proxy variables for swirl for detecting fluid speed oscillations by thermal sensors
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、車両等の内燃機関に
用いられ、流体の流速、流量を測定するためのカルマン
渦式流量計に関するもので、特に熱線等を用いてカルマ
ン渦を検出する方式に関するものである。
用いられ、流体の流速、流量を測定するためのカルマン
渦式流量計に関するもので、特に熱線等を用いてカルマ
ン渦を検出する方式に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】カルマン渦を熱線にて検出する方式に
は、流体に生ずるカルマン渦を直接熱線によって検出す
るものや、交互に発生するカルマン渦によって生ずる副
流を検出するものがある。前者には例えば特開昭５７−
８６０１３号公報（図４参照）、後者には例えば特開昭
５７−１７８６号公報（図５参照）がある。
は、流体に生ずるカルマン渦を直接熱線によって検出す
るものや、交互に発生するカルマン渦によって生ずる副
流を検出するものがある。前者には例えば特開昭５７−
８６０１３号公報（図４参照）、後者には例えば特開昭
５７−１７８６号公報（図５参照）がある。
【０００３】図４において、流体が流れるダクト１内に
渦発生体２が設置され、当該渦発生体２の下流側の渦通
過領域に左右対称に熱線９ａ,９ｂが配置されている。
この構成において、矢印１０で示す流体の流れにより発
生したカルマン渦７を熱線９ａ，９ｂに給電する加熱電
流の増減として検出し、カルマン渦の周期により流速ま
たは流量を計測する。
渦発生体２が設置され、当該渦発生体２の下流側の渦通
過領域に左右対称に熱線９ａ,９ｂが配置されている。
この構成において、矢印１０で示す流体の流れにより発
生したカルマン渦７を熱線９ａ，９ｂに給電する加熱電
流の増減として検出し、カルマン渦の周期により流速ま
たは流量を計測する。
【０００４】また、図５においては、流体が流れるダク
ト１内に設置された渦発生体２の両側部を連通する貫通
孔５０内に熱線９を架設し、カルマン渦７の発生に伴っ
て貫通孔５０内に生じる流れを、熱線９の放熱量の変化
を利用して渦発生に同期した交流信号に変換して検出
し、この交流信号の周波数又は周期より流速又は流量を
計測する。
ト１内に設置された渦発生体２の両側部を連通する貫通
孔５０内に熱線９を架設し、カルマン渦７の発生に伴っ
て貫通孔５０内に生じる流れを、熱線９の放熱量の変化
を利用して渦発生に同期した交流信号に変換して検出
し、この交流信号の周波数又は周期より流速又は流量を
計測する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来の上記カルマン渦
式流量計において、以下の問題点が生じている。即ち、
図４のように流体が通過するダクト内に直接熱線を設置
すると、流体にダストが含まれるとき、長期間の使用に
より熱線にダストが堆積する。堆積したダストは熱線の
熱放散を阻害するため、熱線の電気的出力が減少し、や
がてカルマン渦が検出できなくなるという問題点があ
る。また、図５のように渦発生体側面に二つの孔を設
け、この孔を結ぶように貫通通路を設けると、この貫通
通路を介して交互に生じるカルマン渦が互いに干渉し
て、カルマン渦の発生が時として不安定になるという問
題点がある。
式流量計において、以下の問題点が生じている。即ち、
図４のように流体が通過するダクト内に直接熱線を設置
すると、流体にダストが含まれるとき、長期間の使用に
より熱線にダストが堆積する。堆積したダストは熱線の
熱放散を阻害するため、熱線の電気的出力が減少し、や
がてカルマン渦が検出できなくなるという問題点があ
る。また、図５のように渦発生体側面に二つの孔を設
け、この孔を結ぶように貫通通路を設けると、この貫通
通路を介して交互に生じるカルマン渦が互いに干渉し
て、カルマン渦の発生が時として不安定になるという問
題点がある。
【０００６】そこで、上記問題点を解決するため、図６
(ａ)(ｂ)に示すようなカルマン渦式流量計が提案されて
いる。即ち、図６において、流体の流入するダクト１内
にカルマン渦を発生させる渦発生体２を設け、このダク
ト１内の流体の流れに沿うような検出通路５を併設す
る。そして、この検出通路５の流出口４を渦発生体２の
端面に設け、流入口３を流出口４より上流であって天側
のダクト壁面に設ける。更に、検出通路５内にカルマン
渦の負圧によって生じる検出通路内の流速変動を検出す
る熱線９及び熱線９を支持する支柱８を設置するように
した。しかしながら、図６の構成では、検出通路５内へ
の比重の重いダストの流入は防ぐことができるが、比較
的比重の軽い水滴や泡を含む流体の場合は、水滴や泡が
検出通路内に入り込む。そして、水滴や泡の滞留により
熱線によるカルマン渦の検出を妨げたり、熱線を溶断さ
せたりする可能性がある。
(ａ)(ｂ)に示すようなカルマン渦式流量計が提案されて
いる。即ち、図６において、流体の流入するダクト１内
にカルマン渦を発生させる渦発生体２を設け、このダク
ト１内の流体の流れに沿うような検出通路５を併設す
る。そして、この検出通路５の流出口４を渦発生体２の
端面に設け、流入口３を流出口４より上流であって天側
のダクト壁面に設ける。更に、検出通路５内にカルマン
渦の負圧によって生じる検出通路内の流速変動を検出す
る熱線９及び熱線９を支持する支柱８を設置するように
した。しかしながら、図６の構成では、検出通路５内へ
の比重の重いダストの流入は防ぐことができるが、比較
的比重の軽い水滴や泡を含む流体の場合は、水滴や泡が
検出通路内に入り込む。そして、水滴や泡の滞留により
熱線によるカルマン渦の検出を妨げたり、熱線を溶断さ
せたりする可能性がある。
【０００７】この発明は、図６に示すカルマン渦式流量
計を更に改良するもので、計測しようとする流体が水滴
や泡を含んでいたとしても、検出通路内への水滴や泡の
流入を防ぐことができ、カルマン渦を常に安定して検出
することができるカルマン渦式流量計を提供することを
目的としている。
計を更に改良するもので、計測しようとする流体が水滴
や泡を含んでいたとしても、検出通路内への水滴や泡の
流入を防ぐことができ、カルマン渦を常に安定して検出
することができるカルマン渦式流量計を提供することを
目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明に係るカルマン
渦式流量計は、渦発生体を設けたダクトに沿って検出通
路を設置し、この検出通路の流出口を渦発生体の端面
に、流入口を流出口の上流側であってダクト壁面に配設
し、検出通路内にカルマン渦の負圧によって生じる検出
通路内の流体の流速変動を検出する検出手段を設置し、
上記検出手段の上流側に水滴や泡のトラップ用の施蓋の
ない膨張部を設けたものである。
渦式流量計は、渦発生体を設けたダクトに沿って検出通
路を設置し、この検出通路の流出口を渦発生体の端面
に、流入口を流出口の上流側であってダクト壁面に配設
し、検出通路内にカルマン渦の負圧によって生じる検出
通路内の流体の流速変動を検出する検出手段を設置し、
上記検出手段の上流側に水滴や泡のトラップ用の施蓋の
ない膨張部を設けたものである。
【０００９】また、検出通路の流入口をダクトの天側の
壁面に設け、膨張部を流入口の真上に設置すると共に、
膨張部の流入口につながる下面がテーパ状に形成され
る。
壁面に設け、膨張部を流入口の真上に設置すると共に、
膨張部の流入口につながる下面がテーパ状に形成され
る。
【００１０】また、膨張部の流体の流出する出口を、膨
張部の流体の流入する入口と対面させることなく、膨張
部の壁面より突出させた。
張部の流体の流入する入口と対面させることなく、膨張
部の壁面より突出させた。
【００１１】また、検出通路内の流速を検出する手段と
して、熱線の電流変化により流速を測定する熱線を設置
した。
して、熱線の電流変化により流速を測定する熱線を設置
した。
【００１２】
【発明の実施の形態】実施の形態１． 以下、この発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１(ａ)(ｂ)はこの発明の実施の形態１に係るカルマン
渦式流量計を示す平面図及び断面側面図である。図にお
いて、矢印１０の流体が流入するダクト１内に渦発生体
２を天地に対して垂直に設け、渦発生体２の側面に流出
口４を、またこの流出口４の上流側であってダクト１の
天側壁面に流入口３を有する検出通路５を設置する。さ
らに、検出通路５はダクト１内の流れに略平行に設けら
れている。また、上記検出通路５内には支柱８が設けら
れ、この支柱８に熱線９が張装されている。そして、当
該検出通路５の熱線９の設置部より上流側には、水滴又
は泡のトラップ用の施蓋されない膨張部１１が設けられ
ている。なお、図では、この膨張部１１は、１１ａ，１
１ｂと複数段設けている。
図１(ａ)(ｂ)はこの発明の実施の形態１に係るカルマン
渦式流量計を示す平面図及び断面側面図である。図にお
いて、矢印１０の流体が流入するダクト１内に渦発生体
２を天地に対して垂直に設け、渦発生体２の側面に流出
口４を、またこの流出口４の上流側であってダクト１の
天側壁面に流入口３を有する検出通路５を設置する。さ
らに、検出通路５はダクト１内の流れに略平行に設けら
れている。また、上記検出通路５内には支柱８が設けら
れ、この支柱８に熱線９が張装されている。そして、当
該検出通路５の熱線９の設置部より上流側には、水滴又
は泡のトラップ用の施蓋されない膨張部１１が設けられ
ている。なお、図では、この膨張部１１は、１１ａ，１
１ｂと複数段設けている。
【００１３】上記のように構成されたカルマン渦式流量
計において、ダクト１内を流体が矢印１０の方向に流入
すると渦発生体２の後方にカルマン渦７が生じる。い
ま、流出口４側にカルマン渦７が生じたとすると、流出
口４近傍は負圧になり、それによって、流出口４よりも
高圧の流入口３より流体が検出通路５に流入し、この検
出通路５の流体の流れを熱線９が検出する。このとき、
流入口３からの流体の流入に付随して気体中の水滴や泡
１２も流れ込むが、流入口３を通過した水滴や泡１２は
第１の膨張部１１ａに達したとき流速が低下するため、
この膨張部１１ａ内にトラップされる。なお、この第１
の膨張部１１ａによりトラップされなかった水滴や泡１
２は、さらに第２の膨張部１１ｂにてトラップされるよ
うになる。
計において、ダクト１内を流体が矢印１０の方向に流入
すると渦発生体２の後方にカルマン渦７が生じる。い
ま、流出口４側にカルマン渦７が生じたとすると、流出
口４近傍は負圧になり、それによって、流出口４よりも
高圧の流入口３より流体が検出通路５に流入し、この検
出通路５の流体の流れを熱線９が検出する。このとき、
流入口３からの流体の流入に付随して気体中の水滴や泡
１２も流れ込むが、流入口３を通過した水滴や泡１２は
第１の膨張部１１ａに達したとき流速が低下するため、
この膨張部１１ａ内にトラップされる。なお、この第１
の膨張部１１ａによりトラップされなかった水滴や泡１
２は、さらに第２の膨張部１１ｂにてトラップされるよ
うになる。
【００１４】以上のようにして、流体が熱線９に達した
ときは、流体中の水滴又は泡１２はなくなっているか、
もしくは非常に少なくなっている。従って、熱線９や支
柱８に水滴や泡１２が付着することがなくなり、若しく
は付着してもその量が少なくなるため、流体(気体)の流
れの検出は全く阻害されることはない。ここで、流体中
の水滴又は泡１２が少ないならば、膨張部１１は一つで
も構わないが、水滴又は泡１２が多量ならば、必要に応
じて複数段設けても良い。
ときは、流体中の水滴又は泡１２はなくなっているか、
もしくは非常に少なくなっている。従って、熱線９や支
柱８に水滴や泡１２が付着することがなくなり、若しく
は付着してもその量が少なくなるため、流体(気体)の流
れの検出は全く阻害されることはない。ここで、流体中
の水滴又は泡１２が少ないならば、膨張部１１は一つで
も構わないが、水滴又は泡１２が多量ならば、必要に応
じて複数段設けても良い。
【００１５】実施の形態２． 図２はこの発明の実施の形態２に係る検出通路の膨張部
を示す。図において、１１１は検出通路５の上流側に設
けた膨張部１１のテーパ状の下面である。その他の構成
は実施の形態１と同様であるので説明を省略する。上記
構成において、流入口３より流入した流体は、膨張部１
１にて流速が低下するため矢印６の流線を描き、このた
め比重の重い流体中の水滴又は泡１２は膨張部１１内に
滞留し、やがて図２に示すように下面１１１に付着す
る。そして、下面１１１に付着した水滴又は泡１２の量
が多くなり、かつ流体の流れ込みがなくなった時、下面
１１１の水滴１２は重力により下面１１１のテーパ面に
沿って流入口３より排出する。
を示す。図において、１１１は検出通路５の上流側に設
けた膨張部１１のテーパ状の下面である。その他の構成
は実施の形態１と同様であるので説明を省略する。上記
構成において、流入口３より流入した流体は、膨張部１
１にて流速が低下するため矢印６の流線を描き、このた
め比重の重い流体中の水滴又は泡１２は膨張部１１内に
滞留し、やがて図２に示すように下面１１１に付着す
る。そして、下面１１１に付着した水滴又は泡１２の量
が多くなり、かつ流体の流れ込みがなくなった時、下面
１１１の水滴１２は重力により下面１１１のテーパ面に
沿って流入口３より排出する。
【００１６】実施の形態３． 図３はこの発明の実施の形態３に係る検出通路の膨張部
を示す。図において、検出通路５は、膨張部１１の流入
口３に対向しない壁面より内部に向かって突出した導入
口５ａを有している。この実施の形態３においては、図
２に示す実施の形態２と同様に、膨張部１１内に流入し
た水滴や泡１２は膨張部１１の壁面にトラップされる
が、検出通路５の導入口５ａよりも天側にトラップされ
た水滴や泡１２は、導入口５ａが膨張部壁面より突出し
ていることにより検出通路５に流入することはない。
を示す。図において、検出通路５は、膨張部１１の流入
口３に対向しない壁面より内部に向かって突出した導入
口５ａを有している。この実施の形態３においては、図
２に示す実施の形態２と同様に、膨張部１１内に流入し
た水滴や泡１２は膨張部１１の壁面にトラップされる
が、検出通路５の導入口５ａよりも天側にトラップされ
た水滴や泡１２は、導入口５ａが膨張部壁面より突出し
ていることにより検出通路５に流入することはない。
【００１７】
【発明の効果】請求項１の発明によれば、流入口を通過
した水滴や泡が膨張部にてトラップされるため検出通路
内への水滴や泡の流入は減少し、カルマン渦の発生によ
って生ずる検出通路内の流体の流れを検出することに対
し悪影響が及ばず、安定した流量検出ができる。
した水滴や泡が膨張部にてトラップされるため検出通路
内への水滴や泡の流入は減少し、カルマン渦の発生によ
って生ずる検出通路内の流体の流れを検出することに対
し悪影響が及ばず、安定した流量検出ができる。
【００１８】請求項２の発明によれば、検出通路の流入
口をダクトの天側に設け、さらに膨張部の流入口側の壁
面をテーパ状にし、流入口直上に設けることによって、
流入口を通過した水滴や泡が膨張部にトラップされ検出
通路内に流入することを防ぐことができるだけでなく、
トラップされた水滴や泡が流体の流入が停止したとき流
入口から重力によって排出される。
口をダクトの天側に設け、さらに膨張部の流入口側の壁
面をテーパ状にし、流入口直上に設けることによって、
流入口を通過した水滴や泡が膨張部にトラップされ検出
通路内に流入することを防ぐことができるだけでなく、
トラップされた水滴や泡が流体の流入が停止したとき流
入口から重力によって排出される。
【００１９】請求項３の発明によれば、膨張部壁面より
突出している導入口を設けることにより、膨張部の天側
壁面にトラップされた水滴や泡は検出通路を通って流入
しない。
突出している導入口を設けることにより、膨張部の天側
壁面にトラップされた水滴や泡は検出通路を通って流入
しない。
【００２０】請求項４の発明によれば、熱線を用いるこ
とにより、より大きな電気信号を得ることができる。
とにより、より大きな電気信号を得ることができる。
【図１】 この発明の実施の形態１に係るカルマン渦式
流量計を示す平面図及び側面断面図である。
流量計を示す平面図及び側面断面図である。
【図２】 実施の形態２に係るカルマン渦式流量計にお
ける検出通路の膨張部を示す部分断面図である。
ける検出通路の膨張部を示す部分断面図である。
【図３】 実施の形態３に係るカルマン渦式流量計にお
ける検出通路の膨張部を示す部分断面図である。
ける検出通路の膨張部を示す部分断面図である。
【図４】 従来のカルマン渦式流量計を示す図である。
【図５】 従来のカルマン渦式流量計を示す図である。
【図６】 本発明と関連するカルマン渦式流量計を示す
平面図(ａ)及び側面断面図(ｂ)である。
平面図(ａ)及び側面断面図(ｂ)である。
１ ダクト、２ 渦発生体、３ 流入口、４ 流出口、
５ 検出通路、５ａ突出した導入口、７ カルマン渦、
９ 熱線、１１ 膨張部、１２ 水滴又は泡、１１１
テーパ状の下面。
５ 検出通路、５ａ突出した導入口、７ カルマン渦、
９ 熱線、１１ 膨張部、１２ 水滴又は泡、１１１
テーパ状の下面。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭54−107768（ＪＰ，Ａ) 実開 昭57−201971（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭56−131418（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭50−3180（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭57−24492（ＪＰ，Ｂ２) 実公 昭62−16655（ＪＰ，Ｙ２) 実公 昭51−36540（ＪＰ，Ｙ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01F 1/32
Claims (4)
- 【請求項１】 流体の流入するダクトに渦発生体を設
け、当該渦発生体から生じるカルマン渦の周期を検出し
て流速または流量を計測するカルマン渦式流量計におい
て、 上記ダクト内の流体の流れに沿って設置され、流出口が
上記渦発生体の端面に、流入口が上記流出口の上流側で
あって上記ダクト壁面に配設された検出通路と、 上記検出通路内に上記カルマン渦の負圧によって生じる
流体の流速変動を検出する検出手段を備え、 上記検出通路における上記検出手段の上流側であって、
上記流入口の下流側に水滴又は泡のトラップ用の施蓋の
ない膨張部を設けたことを特徴とするカルマン渦式流量
計。 - 【請求項２】 上記検出通路の流入口を上記ダクトの天
側の壁面に設け、上記膨張部を上記流入口の真上に設置
すると共に、上記膨張部の流入口につながる下面がテー
パ状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の
カルマン渦式流量計。 - 【請求項３】 上記膨張部の上記検出通路につながる出
口を、上記膨張部の上記流入口につながる入口に対面さ
せることなく、かつ上記膨張部の壁面より突出させたこ
とを特徴とする請求項１または請求項２記載のカルマン
渦式流量計。 - 【請求項４】 上記検出通路内の流速を検出する手段と
して、電流変化により流速を測定する熱線を設置したこ
とを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項記
載のカルマン渦式流量計。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12733795A JP3339761B2 (ja) | 1995-04-26 | 1995-04-26 | カルマン渦式流量計 |
| US08/553,832 US5614681A (en) | 1995-04-26 | 1995-11-06 | Karman vortex flow meter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12733795A JP3339761B2 (ja) | 1995-04-26 | 1995-04-26 | カルマン渦式流量計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08297038A JPH08297038A (ja) | 1996-11-12 |
| JP3339761B2 true JP3339761B2 (ja) | 2002-10-28 |
Family
ID=14957431
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12733795A Expired - Fee Related JP3339761B2 (ja) | 1995-04-26 | 1995-04-26 | カルマン渦式流量計 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5614681A (ja) |
| JP (1) | JP3339761B2 (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2933871B2 (ja) * | 1996-02-28 | 1999-08-16 | 三菱電機株式会社 | カルマン渦式流量計 |
| US7278320B1 (en) * | 2006-03-27 | 2007-10-09 | Honeywell International, Inc. | Omni-directional pressure pickup probe |
| JP4910179B2 (ja) | 2008-05-28 | 2012-04-04 | Ｓｍｃ株式会社 | フローセンサ |
| US8056424B2 (en) * | 2009-09-17 | 2011-11-15 | Sean P. Palacios | Multi-channel flow sensor with extended flow range and faster response |
| JP5337657B2 (ja) * | 2009-10-02 | 2013-11-06 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 熱式流体流量測定装置 |
| JP5852978B2 (ja) * | 2013-03-12 | 2016-02-03 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 熱式流量計 |
| DE102015216938A1 (de) * | 2015-09-03 | 2017-03-09 | BSH Hausgeräte GmbH | Heizblockhalbschale und Heizblock zur Vermeidung stehender Lufblasen |
| CN107632058B (zh) * | 2017-08-17 | 2020-12-11 | 中国原子能科学研究院 | 一种基于相关系数计算的钠中气泡噪声探测器 |
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