JP4666245B2 - 渦流量計 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、渦流量計に関し、特に渦流量計の渦発生体の構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来技術における渦流量計は、図4に示すように、流体を流すことができる管路11に上流側の形状と下流側の形状が異なりカルマン渦を発生させる部品である渦発生体12と、この渦発生体12の近傍位置に設けた渦検出センサ13と、渦検出センサ13からの信号を検出する渦検出部14と、この渦検出部14で検出した信号から渦の周波数を検出する渦周波数検出部15と、この渦の周波数から流体の流量を測定する流量測定部16とからなる。
【0003】
渦発生体12は、通常一個の部品で形成され、渦の発生を安定させたり、流量特性を良くさせるために、流れ方向P1の上下に対して非対称な形状に形成されている。具体的には、流体が流れる流れ方向P1に対して上流側の流体を受ける側の面積は広く形成し、下流側の面積は狭くして断面図において台形状にすることである。
【0004】
このように、台形状をした渦発生体に流体をあて、その下流側で発生するカルマン渦の周波数を検出することによって、管路11内を流れる流体の流量を測定する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来技術で説明した渦流量計における渦発生体の形状が、上下流で非対称な形状にしたため、設計時の流れ方向P1と逆の流れ方向P2のときに、安定した渦が発生せずに、逆の流れ方向P2を検出できないという問題がある。
【0006】
この問題を解決するために、上下流を逆にした渦発生体を備えた渦流量計を2台接続すると、取り付け方法により誤差が発生し、正確な測定を行うためには、2台の渦流量計の間の距離を大きく取る必要がある。
【0007】
従って、1つの管路からなる渦流量計において、正逆の双方向の流れに対して、安定且つ高精度の測定が可能な構成に解決しなければならない課題を有する。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る渦流量計は、次に示す構成にすることである。
【0009】
(1) 流体を流すことができる管路内に取り付け、上流側の形状と下流側の形状を異にして前記流体にカルマン渦を発生させる渦発生体と、
該渦発生体により発生するカルマン渦を検出する渦検出センサと、
該渦検出センサにより検出した信号に基づいて管路内の流体の流量を測定する流量測定部と、
からなる渦流量計であって、
前記渦発生体は、前記管路内を流れる流体の流れ方向に直列に且つお互いが上流になるように且つ何れか一方を回転させた状態で取り付けた第1及び第2の渦発生体から構成したことを特徴とする渦流量計。
(2) 前記回転させた状態での取り付けは、互いに直交する位置であることを特徴とする(1)に記載の渦流量計。
【0010】
このように、流体を流す管路内に取り付ける渦発生体を2個にし、しかも互いに上流になるようにして取り付けたことによって、正逆の双方向の流れに対して、安定且つ高精度の測定が可能になる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の渦流量計の実施形態について図面を参照して説明する。尚、従来技術で説明したものと同様のものには同一符号を付与して説明する。
【0012】
本発明に係る第1の実施形態の渦流量計は、図1に示すように、流体を流すことができる管路11に渦を発生させる部品である第1及び第2の渦発生体12A、12Bと、この第1及び第2の渦発生体12A、12Bの近傍位置に各々設けた第1及び第2の渦検出センサ13A、13Bと、この第1及び第2の渦検出センサ13A、13Bからの信号を検出する第1及び第2の渦検出部14A、14Bと、この第1及び第2の渦検出部14A、14Bにより検出された信号から流体の流れ方向P3、P4を検出すると共に、その流れ方向に信号に基づいて渦の周波数を検出する渦周波数検出部15Aと、この渦の周波数から流体の流量を測定する流量測定部16とからなる。
【0013】
第1及び第2の渦発生体12A、12Bは、従来技術で説明した渦発生体12と同様に渦の発生を安定させたり、流量特性を良くさせるために、流れの上下に対して非対称な形状に形成されている。具体的には、流体の順方向の面積を広くし、逆方向の面積を狭くし断面でみると台形状に形成されている。
【0014】
第1の渦発生体12Aは、図1において管路11内を左から右方向P3に流る流体に対してカルマン渦を発生させる構造になってる。
【0015】
第2の渦発生体12Bは、図1において管路11内を右から左方向P4に流れる流体に対してカルマン渦を発生させる構造になっている。
【0016】
このような構成の渦流量計において、流体を管路11に流すとその流れ方向P3、P4に従って第1及び第2の渦発生体12A、12Bにカルマン渦を発生させることができ、その発生したカルマン渦は第1及び第2の渦検出センサ13A、13Bで検出し、第1及び第2の渦検出部14A、14Bにより信号に変換され、この変換された信号から管路11を流れる流体の流れ方向P3、P4の信号を用いて渦周波数変換部15Aによりカルマン渦の周波数信号を生成し、流量測定部16で管路11内の流体の流量を測定する。
【0017】
このように、管路11内を流れる流体のどちら方向P3、P4の流れに対してもカルマン渦を発生させることが可能になり、また、その流量を測定することができるのである。
【0018】
そして、図示していないが、この第1及び第2の渦発生体12A、12Bは両者一体に取り付け且つ校正できるようにしてあるため、取り付けによる不備が解消され、又、一体にしたことで校正を行う際にも両者同時に行うことができ、高精度な調整をすることが可能である。
【0019】
次に、第2の実施形態の渦流量計について図面を参照して説明する。
【0020】
第2の実施形態の渦流量計は、図2に示すように、流体を流すことができる管路11に渦を発生させる部品である第1及び第2の渦発生体12C、12Dと、この第1及び第2の渦発生体12C、12Dの近傍位置に各々設けた第1及び第2の渦検出センサ13C、13Dと、第1及び第2の渦検出センサ13C、13Dからの信号を検出する第1及び第2の渦検出部14C、14Dと、この第1及び第2の渦検出部14C、14Dにより検出された信号から流体の流れ方向P5、P6を検出すると共に、その流れ方向に信号に基づいて渦の周波数を検出する渦周波数検出部15Aと、この渦の周波数から流体の流量を測定する流量測定部16とからなる。
【0021】
第1及び第2の渦発生体12C、12Dは、互いに直交する90°回転させた状態で取り付けられ、従来技術で説明した渦発生体12と同様に渦の発生を安定させたり、流量特性を良くさせるために、流れの上下に対して非対称な形状に形成されている。具体的には、流体の順方向の面積を広くし、逆方向の面積を狭くし断面でみると台形状に形成されている。
【0022】
第1の渦発生体12Cは、図1において管路11内を左から右方向P5に流れる流体に対してカルマン渦を発生させる構造になってる。
【0023】
第2の渦発生体12Dは、第1の渦発生体12Cに対して90°回転させた構造にし、図1において管路11内を右から左方向P6に流れる流体に対してカルマン渦を発生させる構造になっている。
【0024】
このように、第1及び第2の渦発生体12C、12Dを90°回転させた状態で取り付けると、逆方向の流れに対する影響を少なくすることができる。
【0025】
このような構成の渦流量計において、流体を管路11に流すとその流れ方向P5、P6に従って第1及び第2の渦発生体12C、12Dにカルマン渦を発生させることができるが、90℃直交した状態で配設されているため、そのカルマン渦の発生の影響は少なくすることができ、その分第1及び第2の渦検出センサ13C、13Dで検出する信号に顕著にその差を表わすことができる。
【0026】
この第1及び第2の渦検出センサ13C、13Dで検出した信号は、第1及び第2の渦検出部14C、14Dにより信号に変換され、この変換された信号から管路11を流れる流体の流れ方向P5、P6の信号を検出して渦周波数変換部15Aによりカルマン渦の周波数信号を生成し、流量測定部16で管路11内の流体の流量を測定する。
【0027】
このように、管路11内を流れる流体のどちら方向の流れに対してもカルマン渦を発生させることが可能になり、また、その流量を測定することができるのである。
【0028】
次に第3の実施形態の渦流量計について図面を参照して説明する。
【0029】
第3の実施形態の渦流量計は、上記説明した第1の実施形態の渦流量計で説明した構造に管路内を流れる流体の流れ方向を検出する流れ方向検出手段を備えた構造となっており、それは、図3に示すように、流体を流すことができる管路11に渦を発生させる部品である第1及び第2の渦発生体12E、12Fと、この第1及び第2の渦発生体12E、12Fの近傍位置に各々設けた第1及び第2の渦検出センサ13E、13Fと、第1及び第2の渦発生体12E、12Fの間に設けた管路内を流れる流体の流れ方向P7、P8を検出する流れ方向検出センサ17と、第1及び第2の渦検出センサ13E、13Fからの信号を検出する第1及び第2の渦検出部14E、14Fと、流れ方向検出センサ17により検出した流れ方向信号により第1又は第2の渦検出部14E、14Fにより検出された信号から渦の周波数を検出する渦周波数検出部15Aと、この渦の周波数から流体の流量を測定する流量測定部16とからなる。
【0030】
第1及び第2の渦発生体12E、12Fは、従来技術で説明した渦発生体12と同様に渦の発生を安定させたり、流量特性を良くさせるために、流れの上下に対して非対称な形状に形成されている。具体的には、流体の順方向の面積を広くし、逆方向の面積を狭くし断面でみると台形状に形成されている。
【0031】
第1の渦発生体12Aは、図1において管路11内を左から右方向P7に流る流体に対してカルマン渦を発生させる構造になってる。
【0032】
第2の渦発生体12Bは、図1において管路11内を右から左方向P8に流れる流体に対してカルマン渦を発生させる構造になっている。
【0033】
流れ方向検出センサ17は、管路内の流れ方向P7、P8を検出するものであり、渦発生体近傍の差圧を測定する方法、渦発生体に発生する揚力の大きさを比較する方法、発生する渦成分の流速の大きさを比較する方法等がある。
【0034】
このような構成の渦流量計において、流体を管路11に流すと第1及び第2の渦発生体12A、12Bにカルマン渦を発生させることができると共に、その流れ方向7、P8を流れ方向検出センサ17で検出する。この流れ方向検出センサ17で検出した流れ方向に従った第1及び第2の渦検出センサ13A、13Bで検出したカルマン渦の信号を、第1又は第2の渦検出部14A、14Bにより信号に変換され、この変換された信号から管路11を流れる流体の流れ方向P7、P8の信号を用いて渦周波数変換部15Aによりカルマン渦の周波数信号を生成し、流量測定部16で管路11内の流体の流量を測定する。
【0035】
このように、管路11内を流れる流体のどちら方向P7、P8の流れに対してもカルマン渦を発生させることが可能になり、また、その流量を測定することができるのである。
【0036】
そして、図示していないが、この第1及び第2の渦発生体12E、12Fは両者一体に取り付け且つ校正できるようにしてあるため、取り付けによる不備が解消され、又、一体にしたことで校正を行う際にも両者同時に行うことができ、高精度な調整をすることが可能である。
【0037】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明による渦流量計は、1つの管路内に2個の渦発生体を設けた構造にすることにより、正逆方向の流体の流れに対して、流量の測定を行うことができるという効果がある。
【0038】
又、渦発生体を一体にして使うことによって、取り付けによる不確かさの減少、一体での校正によって高精度の流量測定が可能になるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態の渦流量計の略示的な断面図である
【図2】本発明の第2の実施形態の渦流量計の略示的な断面図である
【図3】本発明の第3の実施形態の渦流量計の略示的な断面図である
【図4】従来技術における渦流量計の略示的な断面図である。
【符号の説明】
11 管路
12A 第1の渦発生体
12B 第2の渦発生体
12C 第1の渦発生体
12D 第2の渦発生体
12E 第1の渦発生体
12F 第2の渦発生体
13A 第1の渦検出センサ
13B 第2の渦検出センサ
13C 第1の渦検出センサ
13D 第2の渦検出センサ
13E 第1の渦検出センサ
13F 第2の渦検出センサ
14A 第1の渦検出部
14B 第2の渦検出部
14C 第1の渦検出部
14D 第2の渦検出部
14E 第1の渦検出部
14F 第2の渦検出部
15F 渦周波数変換部
16 流量測定部

Claims (2)

  1. 流体を流すことができる管路内に取り付け、上流側の形状と下流側の形状を異にして前記流体にカルマン渦を発生させる渦発生体と、該渦発生体により発生するカルマン渦を検出する渦検出センサと、該渦検出センサにより検出した信号に基づいて管路内の流体の流量を測定する流量測定部と、からなる渦流量計であって、前記渦発生体は、前記管路内を流れる流体の流れ方向に直列に且つお互いが上流になるように且つ何れか一方を回転させた状態で取り付けた第1及び第2の渦発生体から構成したことを特徴とする渦流量計。
  2. 前記回転させた状態での取り付けは、互いに直交する位置であることを特徴とする請求項1に記載の渦流量計。
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