JPH01212318A - カルマン渦流量計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、内燃機関の吸気流ｍ等を検出するカルマン
渦流量計に関する。

（従来の技術） カルマン渦流量計は、第３図の横断面図に示すように、
流体１が矢印方向に流れるハウジング２内に流路を横切
る柱状の渦発生体３を配置し、渦発生体３の下流側に左
右交互に発生するカルマン渦４の発生周波数が、流体１
の流速（従って流量）に対応することを利用して、流体
１の流口を測定するものである。

カルマン渦４の発生周波数を検出するには、渦の圧力に
より振動部材を振動させてこの振動を光学的に検出する
方法、渦による流体の流れの変化に応じた発熱状態の抵
抗線１の抵抗値の変化を検出する方法等がある。光学的
に検出された振動、熱線抵抗の抵抗値の変化等は第４図
に示すように電気的出力に変換され、得られたカルマン
渦原信号５は比較回路に入力されて固定スライス・レベ
ルＳ＋、Ｓ−と比較され、矩形波６に変換して出力され
る。この矩形波６の１秒間当りの数をカウントすること
により、カルマン渦４の発生周波数が求まり、流体１の
流層に変換される。

先行技術文献としては、例えば実開昭５６−５９６１８
号公報がある。

このようなカルマン渦流量計では流路内に流線に直交す
るようにカルマン渦発生体を設置する。

この為に一般的な方法はハウジングの側壁の１箇所に門
通孔を設け（以後この貫通孔の側を上側という）、流路
を挟んで反対側に凹所を設け（以後この凹所の側を下側
という）、渦発生体を上側貫通孔から挿入して下側凹所
内に嵌合させる構造が採用される。なおこの状態におい
て渦発生体が流線に直交するように上側、下側の孔ない
し凹所はそれぞれ位Ｈ設定されている。

一般に渦発生体の断面は三角形あるいは長方形等が用い
られ、円形でないことがある。ところが、前記貫通孔な
いし凹所は加工性及びシール性等を勘案して断面円形と
なっている。そこで断面円形の孔ないし凹所に断面円形
でない渦発生体を嵌合させる為に、渦発生体のハウジン
グの壁と対応する部分には断面円形の嵌合部が設けられ
る。

本発明者はカルマン渦流量計の計量精度を向上させる研
究に従事している間に、前記嵌合部の流路側の面と、ハ
ウジングの内面との間に段差があると計量精度に悪影菅
を及ぼすことを見出した。

すなわち、第６図に示すように嵌合物とハウジングの各
内面が面一とならず段差りがあると、この段差部８で、
カルマン渦４とは別のトレーリング渦９が発生する。渦
発生体３の下流側に発生するカルマン渦４は、トレーリ
ング渦９の発生により、圧力導入孔、抵抗線等のカルマ
ン渦検出部１０が位置する下流部で歪んだ形のカルマン
渦４′になる。この結束前られるカルマン渦原信号５は
、第４図に示すように、出力振幅の小さい波形を持つ不
安定な信号１１となる。このようにカルマン渦原信号５
が不安定な場合は、渦の発生に対応した矩形波６が出力
されず、周波数欠損１２の状態となり、誤った流量計測
となる。なお、この現象は、渦発生体３の本体横断面積
相当の面積を有する円の直径を代表寸法りとした流体１
のレイノルズ数 Ｒｅ−（Ｄｖｌ／ν （ここで、Ｖ−流速、シー動粘性係数）が、１×１０〜
３×１０５の領域で発生する。

発明者はこのようなカルマン渦の不安定状態を解消する
には、嵌合物の内面７ａと、ハウジングの内面２ａとを
ほぼ同一面とすることが極めて有力であることを見出し
た。すなわち前記段差りが零ないし微小（発明者が実測
した例では±０．１ｍｓ＋以下）であれば、このカルマ
ン渦の不安定状態は生じない。

ところでハウジング２は一般にアルミ・ダイカストまた
は合成樹脂成形品で出来ているため、第１図又は第６図
に示すように、流路の壁面には少なくとも１度前後の抜
は勾配θが、流体１の流れの方向または逆方向について
いる。このため渦発生体３の本体側面と嵌合部７の内面
７ａとのなす角θ１が９０度になっていると、嵌合部７
を上下に摺動させて渦発生体３の取付は高さを調整して
も、段差りを無くすことはできない。１箇所で高さを揃
えても円周上の他の点では段差ができるからである。

（発明が解決しようとする課題） そこで本発明は、渦発生体とハウジングとの嵌合部から
トレーリング渦が発生することを防止してきれいなカル
マン渦を発生させることにより、正確な計量を実現する
カルマン渦流量計を提供することを技術的課題とする。

（課題を解決するための手段） この発明のカルマン渦流量計は、流体の流路を形成する
筒状のハウジングと、前記流路を横切って！ｉＱ置され
る渦発生体と、前記渦発生体の下流に生じるカルマン渦
の周波数を検出する検出部とを有し、前記渦発生体は前
記ハウジングの壁に嵌合する嵌合部を有し、かつ前記渦
発生体の側面と前記嵌合部の流路側の面とのなす角が、
前記渦胤生体の側面と前記ハウジングの内面とのなす角
に等しい構成を有する。

（作　用） 上記のように、渦発生体の側面と前記嵌合部の流路側の
面とのなす角が、前記渦発生体の側面と前記ハウジング
の内面とのなす角と等しくすると、渦発生体をハウジン
グに組付けた状態で、渦発生体の流路側の面とハウジン
グの内面とは示なくとも平行となる。そこで渦発生体を
上下方向に調整すれば、渦発生体の流路側の面とハウジ
ングの内面とは同一面とできる。この為、トレーリング
渦の発生が防止され、正確な流山測定が実現される。

（実施例） 以下実施例を示す図面に基づいて、この発明を説明する
。第１図はこの発明によるカルマン渦流量計の縦断面図
であり、流体１は筒状のハウジング２内の流路を矢印の
方向へ流れる。３はカルマン渦を発生させる柱状の渦発
生体であり、ハウジング２の流路を横切って設置されて
いる。渦発生体３の両端の嵌合部７は円形断面形状を有
し、ハウジング２の上、下壁の取付は孔に上下方向に摺
動可能に嵌合されている。渦発生体３の上側の嵌合部７
とハウジング２の取付は孔との間にはＯリング２１が装
着され、気密ｔＩ４造となっている。

さらに嵌合部７は、第２図に示すように、渦発生体３の
本体側面３ａと嵌合部７の内面７ａとのなす角θ１が、
本体側面３ａとハウジング２の土壁内面２ａとのなす角
θ２と等しくなるように形成されている。

なお、渦発生体３の上方には、電子回路２２を取り付け
るケース２３が渦発生体３と一体に形成され、さらにケ
ース２３の側部にはフランジ２４が形成されている。７
ランジ２４はスクリュー２５で土壁上面２ｂに固定され
ている。フランジ２４と土壁上面２ｂとの間には、高さ
調整用のシム。

２６が挿入されている。電子回路２２は、第４図に示す
ように、カルマン渦原信号５を矩形波信号６に変換し、
カルマン渦４の発生周波数を流体の流山に変換する。

上記のように構成されたカルマン渦流量計において、シ
ム２６を調整して渦発生体３の嵌合部７を上下に摺動さ
せ、上流側角部８とハウジング２の土壁内面２ａとの段
差りが±０．１＃１Ｉ１１以下となるようにして、７ラ
ンジ２をスクリュー２５で固定する。このとき嵌合部７
の内面７ａは、ハウジング２の土壁内面２ａと勾配が等
しく形成されているので、容易に両面を同一面内に位置
させることができる。このように段差りを±０．１ｓ以
下となるようにしておけば、上流側角部８からのトレー
リング渦９の発生がなくなり、カルマン渦の発生周波数
を正確に検出することができ、精度のよい流山計測がで
きる。

（発明の効果） この発明は以上説明したような構成のカルマン渦流量計
であるから、渦発生体の嵌合部の段差をトレーリング渦
が発生しないように小さくすることができ、カルマン渦
検出部の下流のカルマン渦に歪がなくなり、従って周波
数欠損のない正確な流量信号を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例の縦断面図、第２図は第１図
の要部拡大図、第３図は渦発生体のカルマン渦検出部の
例を示す横断面図、第４図は信号波形の変換説明図、第
５図及び第６図は従来技術の問題点を説明する斜視図及
び縦断面図である。 １・・・流　　　体 ２・・・ハウジング ２ａ・・・土壁内面 ３・・・渦発生体 ７・・・嵌　合　部 ７ａ・・・嵌合部内面 １０・・・検　出　部 ２４・・・フランジ ２６・・・シ　　　ム

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 発生するカルマン渦の周波数に基づいて流量を測定する
   カルマン渦流量計であって、流体の流路を形成する筒状
   のハウジングと、前記流路を横切って設置される渦発生
   体と、前記渦発生体の下流に生じるカルマン渦の周波数
   を検出する検出部とを有し、前記渦発生体は前記ハウジ
   ングの壁に嵌合する嵌合部を有し、かつ前記渦発生体の
   側面と前記嵌合部の流路側の面とのなす角が、前記渦発
   生体の側面と前記ハウジングの内面とのなす角に等しい
   カルマン渦流量計。