JP3500516B2 - 渦流量計 - Google Patents

渦流量計

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JP3500516B2
JP3500516B2 JP08478795A JP8478795A JP3500516B2 JP 3500516 B2 JP3500516 B2 JP 3500516B2 JP 08478795 A JP08478795 A JP 08478795A JP 8478795 A JP8478795 A JP 8478795A JP 3500516 B2 JP3500516 B2 JP 3500516B2
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裕之 大谷
豊 稲田
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トキコテクノ株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、流路内に発生するカル
マン渦を検出して流体流量を計測する渦流量計に関す
る。
【0002】
【従来の技術】この種の渦流量計としては、従来一般に
は、被計測流体が流れる流路内にカルマン渦を発生させ
る渦発生体を設けると共に、この渦発生体に圧電素子を
埋め込み、渦発生体がカルマン渦から受ける応力を圧電
素子によって検出することにより、流路内の流体流量を
計測するようにしたものが用いられていた。しかし、こ
のような渦流量計では、外部からの振動等により渦発生
体に応力が作用して圧電素子による検出に悪影響を与え
るため信頼性に劣り、その上、低流速の計測が困難であ
るという問題があった。
【0003】そこで最近、超音波センサを用いてカルマ
ン渦の発生を検出するようにした渦流量計が開発されて
いる。図4および5は、そのような渦流量計の一例を示
したもので、被計測流体が流れる流路1を有する管状ハ
ウジング2内には、流路1を上下方向(鉛直方向)へ横
切るように中空の渦発生体3が配設されている。この渦
発生体3は断面ホームベース状をなし、その広幅となる
基端側の面3aが流体の流れ方向Lの上流側へ向けられ
ている。渦発生体3の中空部4は円形孔として構成され
ており、この円形の中空部4には、渦発生体3の長手方
向に離間して設けた左右一対の導入口5,6から流路1
内の流体が出入りできるようになっている。また、渦発
生体3の中空部4の両端部には超音波送信素子7および
超音波受信素子8が配置され、さらにハウジング2の外
側には、前記超音波送・受信素子7,8と信号線9で接
続され前記流路1内を伝播する超音波の変調量から流量
を演算する演算回路10を内蔵する演算装置11が配置
されている。
【0004】上記のように構成した渦流量計において
は、流路1内に被計測流体が矢印L方向へ流れると、渦
発生体3の左・右側方域から下流域にかけてカルマン渦
が所定の周期で発生し、これに応じて渦発生体3内の中
空部4には導入口5から導入口6へ、または導入口6か
ら導入口5へ至る流れが交互に生じる。これにより超音
波送信素子7から送信され中空部4内を伝播する超音波
が変調され、この変調された超音波信号が超音波受信素
子8から演算回路10へ送られる。そして、演算回路1
0では、前記した超音波の送・受信信号からその変調量
を演算し、さらにこの変調量からカルマン渦の発生周期
すなわち流路1内を流れる被計測流体の流量を演算す
る。なお、図示の渦流量計は、ガスを対象としたもの
で、液体を対象とした場合は、超音波送信素子7および
超音波受信素子8と渦発生体3の中空部5との間はハウ
ジング2の壁により遮断される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記超
音波を利用した従来の渦流量計によれば、渦発生体3
と、超音波送・受信素子7,8と演算装置11とのハウ
ジング2に対する取付位置がほゞ一緒になっているた
め、これらの取付構造が複雑になるばかりか、組立作業
も面倒になり、その上、超音波送・受信素子7,8を保
守点検する度に演算装置11を取り外さなければならな
いため、メンテナンス性にも劣るという問題があった。
【0006】また、被検出流体としてガスを用いた場合
は、温度変化によりガス中の水分等が中空部4内で結露
するが、上記従来の渦流量計によれば、渦発生体3が鉛
直方向に配置されているため、結露の逃げ路がなく、水
分により超音波が減衰されて計測精度が低下するという
問題があった。
【0007】本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなさ
れたもので、その第1の課題とするところは、超音波送
・受信素子を含む渦発生体と演算装置との取付位置を変
更することで、取付構造の簡略化と組立作業性およびメ
ンテナンス性の向上とを図ることである。
【0008】また、本発明の第2の課題とするところ
は、渦発生体の中空部内で生じた結露の外部への速やか
な排出を可能にし、もって超音波による計測精度の悪化
を未然に防止することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】 上記第1の課題を解決
すための第1の発明の構成は、被計測流体が流れる流路
を有するハウジングと、該ハウジング内に前記流路を横
切るように配設された中空の渦発生体と、該渦発生体に
より前記流路内に発生するカルマン渦に同期した流れを
当該渦発生体の中空部内に導くべく当該渦発生体に設け
られた複数の導入口と、前記渦発生体の両端に設けら
れ、前記中空部内を介して超音波を送受信する超音波送
・受信素子と、前記超音波送・受信素子と接続され前記
中空内部を伝播する超音波の変調量から流量を演算すべ
く前記ハウジングに取付けられた演算装置と、からなる
渦流量計において、前記演算装置は、前記ハウジングの
上部に取付けられると共に、前記渦発生体は、前記ハウ
ジング内の流路を水平方向へ横切るように配設されてい
ることを特徴とする。
【0010】また、上記第2の課題を解決するための第
2の発明の構成は、上記第1の発明において前記渦発生
体の中空部の底部側に前記導入孔の一つを最深部とする
凹部を設けたことを特徴とする。
【0011】
【作用】第1の発明においては、渦発生体が水平方向に
配設されるので、これに付随する超音波送・受信素子も
水平方向の配置となり、従来どおりにハウジングの上部
側に取付けられる演算装置に対してこれらの取付位置が
変更される。
【0012】また、第2の発明においては、渦発生体を
水平方向に配置することで、その導入口の一つが下向き
となり、該導入孔を最深部とする凹部を設けたこともあ
って、被計測流体としてのガス中の水分が結露しても、
該結露は前記導入口を通じて速やかに外部へ排出され
る。
【0013】
【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基いて説
明する。
【0014】図1および2は、本発明にかゝる渦流量計
を示したものである。なお、本渦流量計はガスを対象と
したもので、その基本構造は前出図4および5に示した
ものと同一であるので、こゝでは同一部分には同一符号
を付すこととする。本実施例において、前記渦発生体3
は、ハウジング2の流路1を水平方向へ横切るように配
設されている。渦発生体3は、その基端側の面3aがガ
スの流れ方向Lの上流側へ向けられており、これにより
その導入口5,6のうちの一つは下向きに開口する状態
となる。
【0015】渦発生体3の中空部4の両端部は大径穴部
15とされており、一方、ハウジング2の左・右の壁に
は、前記大径穴部15に整合する貫通孔16が穿設され
ている。超音波送信素子7および超音波受信素子8は、
それぞれ本体部17とフランジ部18とからなってお
り、それぞれの本体部17を前記ハウジング2の貫通孔
16を通して前記渦発生体3の大径孔部15にシール部
材(Oリング)19を介して嵌入させている。また、超
音波送信素子7および超音波受信素子8は、それぞれの
フランジ部18をハウジング2の側面にパッキン20を
介して合せた状態で、ねじ部材(図示略)によりハウジ
ング2に取付けられている。すなわち、渦発生体3の中
空部4は、超音波送信素子7および超音波受信素子8を
ハウジング2に取付けた状態において、前記シール部材
19およびパッキン20によりその気密が維持されるよ
うになっている。
【0016】一方、演算回路10を内蔵する演算装置1
1は、従来と同様にハウジング2の上部に配置され、ハ
ウジング2の上部に設けた取付座21にボルト22を用
いて固定したブラケット23に支持されている。演算装
置11は、比較的大型かつ重量物となっているため、こ
のようにハウジング2の上部に配置することにより、そ
の支持は安定し、ブラケット23も簡単なもので足りる
ようになる。
【0017】上記のように構成した渦流量計において
は、流路1内に被計測流体であるガスが矢印L方向へ流
れると、従来と同様に渦発生体3の左・右側方域から下
流域にかけてカルマン渦が発生し、これに応じて渦発生
体3内の中空部4にカルマン渦の発生周期に同期したガ
ス流れが生じ、超音波送信素子7から送信され中空部4
内を伝播する超音波が変調される。そして、演算回路1
0は、前記した超音波の送・受信信号からその変調量を
演算し、さらにこの変調量から流路1内を流れるガスの
流量を演算する。しかして、渦発生体3の導入口の一つ
6が中空部4の下側に位置しているので、被計測流体と
してのガス中の水分が結露しても、該結露は前記導入口
6を通じて渦発生体3の外部へ排出され、結果として水
分により超音波が減衰されることはなくなり、安定した
計測を行うことができる。また、前記シール部材19お
よびパッキン20により、超音波送信素子7からハウジ
ング2の壁や渦発生体3を介して超音波受信素子へ直接
伝播する超音波信号が遮断されるので、この面でも計測
精度は向上する。
【0018】なお、渦発生体3の中空部4の底部側に、
図3に示すように導入口6を最深部とする凹部25を設
けることにより、結露が該凹部25内の傾斜面を伝わっ
て導入口6側へ円滑に移動し、結露の排出がより容易に
なる。また、上記実施例における超音波送信素子7およ
び超音波受信素子8は、送受信可能な1つの素子で代替
することができる。
【0019】
【発明の効果】 以上、詳細に説明したように、本発明
にかゝる渦流量計によれば、渦発生体を水平方向に配設
して超音波送・受信素子を含むその取付位置を演算装置
から離したので、ハウジングに対するこれら要素の取付
構造が簡単になるばかりか、組立作業性およびメンテナ
ンス性が向上する。また、渦発生体を水平方向に配設す
と共に、渦発生体の中空部の底部側に導入孔の一つを
最深部とする凹部を設けることで、その中空部内の結露
凹部から導入口を通じて速やかに外部に排出すること
が可能になり、ガスを対象にしても安定した計測精度を
確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかゝる渦流量計の構造を示す断面図で
ある。
【図2】図1のB−B矢視線に沿う断面図である。
【図3】本渦流量計の一部である渦発生体の他の構造を
示す断面図である。
【図4】従来の渦流量計の構造を示す断面図である。
【図5】図4のA−A矢視線に沿う断面図である。
【符号の説明】
1 流路 2 ハウジング 3 渦発生体 4 渦発生体の中空部 5,6 導入口 7 超音波送信素子 8 超音波受信素子 11 演算装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01F 1/32

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被計測流体が流れる流路を有するハウジ
    ングと、該ハウジング内に前記流路を横切るように配設
    された中空の渦発生体と、該渦発生体により前記流路内
    に発生するカルマン渦に同期した流れを当該渦発生体の
    中空部内に導くべく当該渦発生体に設けられた複数の導
    入口と、前記渦発生体の両端に設けられ、前記中空部内
    を介して超音波を送受信する超音波送・受信素子と、
    超音波送・受信素子と接続され前記中空内部を伝播す
    る超音波の変調量から流量を演算すべく前記ハウジング
    に取付けられた演算装置と、からなる渦流量計におい
    て、前記演算装置は、前記ハウジングの上部に取付けら
    れると共に、前記渦発生体は、前記ハウジング内の流路
    を水平方向へ横切るように配設されていることを特徴と
    する渦流量計。
  2. 【請求項2】 前記渦発生体の中空部の底部側に前記導
    入孔の一つを最深部とする凹部を設けたことを特徴とす
    る請求項1に記載の渦流量計。
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