JP3366181B2 - 渦流量計 - Google Patents

渦流量計

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JP3366181B2
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、渦流量計に関し、
より詳細には、渦発生体を支持した複数の渦流量計の本
体部に対し、任意に、一つの流量変換部を着脱自在に装
着することができる渦流量計に関する。 【0002】 【従来の技術】渦流量計は、周知のように、流管内に設
けられた渦発生体から発生するカルマン渦の単位時間当
りの数が、所定レイノルズ数範囲内において流速に比例
していることを利用した推測形の流量計である。また、
渦流量計は、レイノルズ数が定まると、口径毎に定めら
れた一定のメータ係数をもった渦信号が得られる。しか
も、簡単な構成であるため広範囲な流量計測に使用され
ている。 【0003】渦発生体から発生するカルマン渦を検出す
る渦センサの信号は、流速に比例した近似正弦波信号で
あるが、一般に微弱であり、流れの乱れや外部雑音が重
畳されるのでSN比が悪い。このため、正確な流量の重
みをもった流量パルスを得るためには、波形成形増幅回
路と高価なフィルタ回路及び流量パルスにメータ係数を
乗算して正確な流量に変換する流量変換器が必要であ
り、これらの電気回路を内蔵した流量変換部は、渦流量
計本体部に一体に取り付けられて渦流量計を構成してい
る。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】渦流量計は、口径に応
じた流量計本体と渦発生体とからなる本体部と、口径に
応じたメータ係数を設定する回路以外は、定められた電
気回路をもった流量変換部とで構成されているので、口
径が小さくなると流量変換部のコストが相対的に高価に
なる。しかし、流体工業に用いられる渦流量計は、高精
度な積算流量を計測するためだけではなく、単に流量の
モニタを行うために取り付けられているケースも多い。
このような流量のモニタは必要に応じて行われるが、一
般にその機会は少ない。このため高価な流量変換部は、
希に行われる流量モニタのために使用されるだけであ
る。 【0005】本発明は、上述の実情に鑑みてなされたも
ので、渦センサを一体に取り付けた流量変換器と、流量
計本体に渦発生体を取り付けた本体部とを別体構造とし
て、流量変換部を共通化し、必要に応じて同一口径や異
口径の複数の本体部に着脱自在に装着可能とし、前記流
量変換部を前記流量計本体に装着したとき、前記口径識
別ピンにより定められた前記流量計本体の口径に対応し
たメータ係数を自動で設定するようにしたので、係数設
定操作が不要となるとともに、設定ミスをなくすことが
できる、安価な渦流量計を提供することを目的とする。 【0006】 【0007】 【0008】 【0009】 【0010】 【0011】 【0012】発明は、流量計本体に該流量計本体の口
径を識別する口径識別ピンを、流量変換部に該口径識別
ピンと結合するコネクタを設け、前記流量変換部を前記
流量計本体に装着したとき、前記口径識別ピンにより定
められた前記流量計本体の口径に対応したメータ係数を
自動で設定するようにしたものである。 【0013】 【発明の実施の形態】1は、本発明の実施に使用して
好適な渦流量計の第1の実施形態を説明するための流れ
方向断面図であり、図中、1は流量計本体(以後、本体
と記す)、2は渦発生体、2aはセンサ挿入穴、3は渦
センサ、4は流量変換部、5aは基台、6は外筺、7は
流量演算器(以後、演算器と記す)、8は流量表示器
(以後、表示器と記す)、9は係数設定器、10は電
池、11は電池充電用コネクタ、12は表示切換スイッ
チ、15は本体部である。なお、図1以降の図におい
て、図1の場合と同様の動作をする部分には、図1と同
じ参照番号を付すこととする。 【0014】図1において、本体1は流体が流れる筒状
体で、本体1には、矢印の流れ方向Fに直角に渦発生体
2が液密に両端固着され、渦発生体2の軸方向に本体1
の一方側壁面と連通して開口するセンサ挿入穴2aが設
けられて渦流量計の本体部15を構成している。 【0015】流量変換部4は、本体1の外壁に固定され
た基台5aと、この基台5aにフランジ3aで取り付け
られた渦センサ3とから構成される。基台5aには、外
筐6が一体に取り付けられる。外筐6内には、演算器
7,表示器8,係数設定器9,電池10,表示切換スイ
ッチ12等が収納されている。 【0016】渦センサ3は、フランジ3aと検出筒3b
および板ばね3cとからなる。板ばね3cは、検出筒3
bの先端に渦センサ3の軸と略直角方向に面をもって固
着され、該板ばね3cの外周がセンサ挿入穴2a内壁面
に接し、渦発生体2に作用するカルマン渦による揚力を
受ける。そして、揚力を、例えば、検出筒3b内に内蔵
された圧電素子等の力検出素子、又は、ひずみ検出素子
等の渦検出素子により渦信号として検出する。検出され
た渦信号は演算器7に入力され増幅整形後パルス信号に
変換される。このパルス信号を係数設定器9のスイッチ
又はピン9aを操作して本体1の口径に従って定められ
たメータ係数により流量演算を施し、流量の重みをもっ
た流量パルスに変換して、表示器8に流量表示する。 【0017】演算器7の電源は電池10であり、表示器
8を必要時のみ表示切換スイッチ12により切り換える
ことで電池10の寿命を延ばすようにしている。なお、
外筺6には電池10を充電するための電池充電用コネク
タ11が取り付けられている。 【0018】以上の如く構成された流量変換部4は、外
筺6の基台5a側に渦センサ3が突出した形状になって
おり、渦センサ3の検出筒3bをセンサ挿入穴2aに挿
入するとともに、基台5aを本体1の外壁に固定するこ
とにより、渦発生体2の揚力変動を板ばね3cを介して
渦センサ3の渦検出素子に伝達し渦信号を検出可能とし
ている。 【0019】渦センサ3は、本体1の口径とは関係なく
一定形状とし、センサ挿入穴2aの寸法も一定に定めて
ある。従って、流量変換部4はすべての口径の本体部1
5に共通して使用可能となる。なお、センサ挿入穴2a
の寸法を一定にすると大口径の本体部15の場合渦発生
体2の剛性が大きくなり充分な検出感度を得ることが不
能となる。 【0020】2は、本発明の実施に使用して好適な
流量計の第2の実施形態を説明するための流れと直角方
向の本体部断面図であり、図中、13は圧力導入口、1
4は振動管、14bは振動管挿入穴である。図2に示し
た渦流量計は、渦発生体2に振動管挿入穴14bと連通
する圧力導入口13を流れと直角な方向に設けて、振動
管挿入穴14bに有底筒状のセンサ挿入穴2aを有する
振動管14を挿入し、該振動管14を取り付けフランジ
14aで片持ち状に固定して渦流量計の本体部15を構
成している。 【0021】板ばね3cを先端に固定した渦センサ3
は、図1の場合と同様に流量変換部4(図示せず)に固
定されている。このように、流量変換部4に取り付けら
れた渦センサ3を振動管14内に挿入して先端を板ばね
3cで支持して渦発生体2を有する本体1と、流量変換
部4とが組み立てられる。圧力導入口13からカルマン
渦による交番圧力が導入され、この交番圧力は振動管1
4を加振して渦センサ3がこれを検知する。渦センサ3
は、本体1の口径の大小に関係なく、一定形状としたも
のであるから、図2に示した渦流量計の実施形態による
と、すべての口径の本体部15に対して一定した感度の
渦信号が検出される。 【0022】3は、本発明の実施に使用して好適な
流量計の第3の実施形態を説明するための流れ方向断面
図であり、図中、21は振動管、22は凹部、23は渦
センサである。 【0023】図3に示す渦流量計の本体部15は、本体
1と渦発生体2及び渦発生体2の後流側に渦発生体2と
は別体に設けた振動管21とで構成している。振動管2
1は軸方向にセンサ挿入穴21bを有する有底の筒状体
である。振動管21には、開口側に取付けフランジ21
aが設けられている。取付けフランジ21aを本体1に
片持状に液密に支持し、筒状体部分は本体1を流れる流
体内に突出している。このように取り付けられた振動管
21はカルマン渦の交番圧力に応動して交番変位する。 【0024】一方、流量変換部4の基台5bには、振動
管21の取付けフランジ21aに対応する位置に凹部2
2が、且つ、その中央部に取付けフランジ23aで取り
付けられた渦センサ23が設けられている。流量変換部
4を本体1に装着した状態では、振動管21の取付けフ
ランジ21aは基台5bの凹部22内に収納されてい
る。このとき、振動管21の振動を検出するための渦セ
ンサ23の検出筒23bは振動管21のセンサ挿入穴2
1bに挿入され、端部が板ばね23cの外周で支持され
た状態となっている。なお、凹部22を基台5bに設け
たが、凹部22は本体1側に設けるようにしてもよい。 【0025】渦センサ23は、振動管21の交番圧力を
検出して渦信号を出力し、第1の実施形態と同様に演算
され、表示器8に流量表示される。この場合、振動管2
1は、本体の口径が異なる場合でも一定の形状をもって
おり、従って、渦センサ23もすべての口径の本体1に
共通して使用できる。 【0026】4は、本発明の実施に使用して好適な
流量計の第4の実施形態を説明するための流れ方向断面
図であり、図中、24は渦センサ、25はコネクタであ
る。 【0027】図4に示す渦流量計は、図3に示した振動
管21を渦センサ24に置き換えたもので、渦センサ2
4の渦信号は、渦センサ24の取付けフランジ24aの
外側及び該取付けフランジ24aに対応する凹部を有す
る流量変換部4の基台5cに取り付けられたコネクタ2
5を介して演算器7に接続される。従って、この場合
は、流量変換部4にはコネクタ25が取り付けられてい
るだけであり、渦センサ24は本体1に固着されている
ので、渦信号を確実に安定して検出することができる。
なお、図4において、渦発生体2と渦センサ24とを別
体としたが、これらを一体構造としてコネクタ25を介
して流量変換部4と接続できるようにしてもよい。 【0028】5は、本発明の実施に使用して好適な
流量計の第5の実施形態を説明するための流れ方向断面
図であり、図中、26は温度センサ、27は圧力セン
サ、28,29はコネクタである。 【0029】図5に示す渦流量計は、図4に示した渦流
量計に対し、更に、本体1に温度センサ26及び圧力セ
ンサ27を設けたものである。温度センサ26にはコネ
クタ28が、圧力センサ27にはコネクタ29が各々取
り付けられており、基台5dに渦センサ24,温度セン
サ26,圧力センサ27の位置に対応して設けられたコ
ネクタ25,28,29を介して、本体1と流量変換部
4とが接合される。 【0030】図5に示す渦流量計は、渦信号以外に流体
の温度,圧力信号が検出され、演算器7では、渦センサ
24で検出された流量信号から得られた体積流量に対
し、温度,圧力を補正し、流体の基準温度,圧力状態の
流量、即ち質量流量を求めることができる。 【0031】1乃至図5に示した渦流量計の流量変換
部4には、係数設定器9が取り付けられており、スイッ
チ又はピン9aの操作により流量変換部4が装着される
流量計本体1の口径に応じたメータ係数を設定できる。 【0032】6は、本発明による渦流量計の第の実
を説明するためのコネクタ接合部の部分断面図であ
り、図中、31はコネクタ、32は口径識別ピンであ
る。 【0033】図6に示したコネクタ接合部には、図4に
示す渦センサ24の場合と同様にコネクタ31が取り付
けられており、コネクタ31には、演算器7と接続され
た複数の口径識別ピン32(図6の場合は32a,32
b,32c,32d)が植え込まれている。本体部15
に流量変換部4を装着すると、本体部15側に本体1の
口径に応じて設けられた口径識別ピン32(図6の場合
は、口径識別ピン32a,32b)に対応する位置に設
定されているマークを口径識別ピン32(32a,32
b,32c,32d)が読みとり、演算器7内で口径を
識別する。演算器7内では、係数設定器9の操作なしに
識別された口径のメータ係数を自動設定して流量演算を
施すようになっている。 【0034】なお、本発明による渦流量計は、流量モニ
タの対象となる渦流量計の本体1に流量変換部4を装着
して流量計測するものであるから、計測対象外の本体部
15には流量変換部4は装着されておらず、このため、
センサ挿入穴、又はコネクタは開放されているので、雨
水侵入等による不都合が生ずる不具合があるので、非使
用時はキャップ(図示せず)を被せておく。また、電池
10は充電用コネクタ11を介して適宜充電される。 【0035】 【0036】 【0037】 【0038】 【0039】 【0040】 【0041】本発明は、流量計本体に該流量計本体の口
径を識別する口径識別ピンを、流量変換部に該口径識別
ピンと結合するコネクタを設け、前記流量変換部を前記
流量計本体に装着したとき、前記口径識別ピンにより定
められた前記流量計本体の口径に対応したメータ係数を
自動で設定するようにしたので、係数設定操作が不要と
なるとともに、設定ミスをなくすことができる。
【図面の簡単な説明】 【図1】 本発明の実施に使用して好適な渦流量計の第
1の実施形態を説明するための流れ方向断面図である。 【図2】 本発明の実施に使用して好適な渦流量計の第
2の実施形態を説明するための本体部の流れと直角方向
断面図である。 【図3】 本発明の実施に使用して好適な渦流量計の第
3の実施形態を説明するための流れ方向断面図である。 【図4】 本発明の実施に使用して好適な渦流量計の第
4の実施形態を説明するための流れ方向断面図である。 【図5】 本発明の実施に使用して好適な渦流量計の第
5の実施形態を説明するための流れ方向断面図である。 【図6】 本発明による渦流量計の第の実施を説明
するためのコネクタ接合部の部分断面図である。 【符号の説明】 1…流量計本体、2…渦発生体、2a,21c…センサ
挿入穴、3,23,24,30…渦センサ、4…流量変
換部、5a,5b,5c,5d…基台、6…外筺、7…
流量演算器、8…流量表示器、9…係数設定器、10…
電池、11…電池充電用コネクタ、12…表示切換スイ
ッチ、13…圧力導入口、14,21…振動管、14a
…振動管挿入穴、15…本体部、22…凹部、25,2
8,29,31…コネクタ、26…温度センサ、27…
圧力センサ、32…口径識別ピン。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−331322(JP,A) 特開 平2−210221(JP,A) 特公 平4−76050(JP,B2) 実公 昭63−18891(JP,Y1) 実公 平3−2820(JP,Y2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01F 1/32

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】【請求項1】 流量計本体に該流量計本体の口径を識別
    する口径識別ピンを、流量変換部に該口径識別ピンと結
    合するコネクタを設け、前記流量変換部を前記流量計本
    体に装着したとき、前記口径識別ピンにより定められた
    前記流量計本体の口径に対応したメータ係数を自動で設
    定するようにしたことを特徴とする渦流量計。
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