JPH01232217A - 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】 抜東発駅 本発明は、渦発生体、主として、渦発生体を複数の素子
の複合体とし、流量を渦信号の渦の変動圧力から求める
渦流量計に関する。

慢來挟権 本出願人は特開昭１３２−２４４３２０号公報において
、渦発生体を複数の渦発生素子を複合して一体構成して
なる渦流量計を提案した。上記特開昭６２−２１４３２
号公報に開示された渦発生体は、流量測定範囲１：５０
以上の広範囲な流量計測を可能とし、各素子間において
渦の増幅作用も付加されることから安定な渦信号が得ら
れるものである。該渦発生体の素子は上流側渦発生体で
ある第１素子と、下流側渦発生体である第３素子と、該
第１．第３素子との中間位置に配設された平板状の第２
素子とから成るもので、該渦発生体は小流特性を改善し
安定な渦を発生する特徴を与えるため、上流側渦発生体
を単独の渦発生体とした場合の渦の単位時間当りの数（
渦周波数と呼ぶ）を基準とし、下流側渦発生体を単独の
渦発生体とした場合の渦の比を０．７〜０．９となるよ
うにしたものである。前記公報の詳細な説明中には、前
記第１素子を流れの上流に頂点をもつ二等辺三角形状。

第３素子を下流側に凸部をもつ丁字形の複合渦発生体が
開示されている。更に、前記渦発生体は、本出願人が別
に提案した特開昭６２−２１４３２１号公報において、
渦発生体の後方に、流れ方向からみて渦発生体と直交す
る管状体を流管壁を貫通して固設し、該管状体に穿設し
た圧力導入孔より導入される流体の７１４変動差圧によ
り流動する流体変位から渦検出することの中においても
開示されている。

従】ｑ」＠澗」Ｌ張 上述の従来技術における複合素子からなる渦発生体は、
その作用効果において優れたものであるが、該渦発生体
より流出される渦をより効果的にＳ／Ｎの高い信号とし
て検出ものでなければ安定した渦検出ができず、雑音成
分の多い乱れた渦信号として検出される結果をまねくお
それがある。

固呈嘉邂久五主艮 渦信号を渦による変動圧力として検出する場合において
、圧力の検出位置として、渦発生体から流出されるカル
セン渦列である渦中心位置近傍又は渦発生体近傍におい
て渦発生時の流体の渦発生体からの剥離に影響を及ぼさ
ない位置とすることである。

男−」Ｌ−但 第１図は、本発明による渦流量計の概要を説明するため
の図で、図中、１は管状の本体、２は渦発生体である。

流体の流れは矢視Ｑの方向で、渦発生体２は、断面形状
が流れの上方に頂点をもつ二等辺三角形状の第１素子２
１と、該第１素子２１の底面に平行な辺を有しかつ該平
行な辺が流れ方向の辺の長さよりも長い矩形状の第２素
子２２と、該第２素子に平行でかつ下流側に凸部をもつ
丁字形の第３素子２３とした複合形であり、各々の素子
の流れ方向に直角方向の代表長さｄ、および第１素子２
１と第２素子２２．および第２素子２２と第３素子２３
間の距離ｇは等しく配置された柱状体である。流管本体
１内をＱ方向に流れた流体は渦発生体２を流出するとき
、循環流を生じて剥離し、充分に発達した渦が生成され
る。

この渦は渦の安定条件に従って渦発生体２の流側部から
交互に渦を流出し、図において渦Ｖ工、ｖ２゜Ｖ３．Ｖ
、、Ｖ、・・・が渦列間距離を隔て、渦列Ｌ　１　ｇＬ
２上を移動する。実際の流れにおいては本体１を流れる
軸方向流れと渦流れとのベクトル和の向きをもった流れ
分布を有するので渦の中心を明確にすることはできない
が、実験的には渦列間距離りは下記により求められる。

渦発生体２の流れ方向に直角な方向の代表長さをｄとし
、該渦発生体２と本体１とのなす流路断面積Ａを流量Ｑ
が流れ、そのときの渦周波数ｆが検出されると、流速Ｖ
と渦周波数ｆとの関係から渦ピッチａが算出できる。

カルマン渦が安定して発生しているときｈ　／　ａ　＝
０．２８の関係があるから過料間距離りが求められる。

代表長さｄは既知であるから、ｈとｄとの関係も知られ
る。本発明の渦流量計においては、過料間距離ｈ＝１．
１６ｃｌであった。即ち、渦の中心は１．１６ｄを隔て
た線Ｌ１．　Ｌ、近傍にあり、この近傍において最も効
果的に過変動差圧が検出できる。

第２図は、常温空気流量の渦周波数１０００　Ｈｚの場
合の本発明による渦流量計の過変動差圧Δｐ２と過料間
距離り方向の導圧口３１ａ′と３２ａ′との間の距離葛
との関係を、渦発生体２の第１素子の底辺２１１と導圧
口３２ａ′との間隔すをパラメータとしてあられれたも
のである。

図において過変動差圧ΔＰ２は過料間距離り方向の導圧
口３１゜ａ′と３２ａ′との間隔Ｑとの関係において検
出される過変動差圧の大きさは渦の中心位置であるｈ＝
１．１６ｄを挟んだ０．５ｄ〜０．２２ｄの範囲でほぼ
一定となり、３ｄを越えると急激な減少傾向をしめす。

間隔Ｑ方向の大きさが過変動差圧Δｐ７に大きい影響を
及ぼすという反面、渦発生体２と導圧口３２ａ′との間
隔すとの関係は大きな影響がないことが判明した。即ち
、０．５ｄ＜ｆｌ＜２．５ｄの範囲で過変動差圧△ｐ２
を検出すればＳ／Ｈの優れた大きい渦信号が検出できる
。一方、渦発生体２の第３素子３２の後流凸部の両側導
圧口３１ａ、３２ｄ間の過変動差圧△Ｐ、は流体の剥離
点に相当して最も大きい差圧を発生する。第１図の渦検
出器４は、差圧口３１ａおよび３２ａに開口する導管３
１．．３２をダイヤフラム４１により隔離された受圧室
４２゜４３と受圧口３１ｂ、３２ｂとで連通し、過変動
差圧に応じて変動するダイヤフラム４１の変位を検出す
るもので、検出方法はダイヤプラムを半導体ひずみセン
サとしてひずみ量として検出するとか、厚み方向に分極
された圧電素子板とし圧力差に北側した圧電気として検
出するとか、または受圧室４２，４３の内壁に固定電極
を貼着し、ダイヤフラム４１を共通電極として、各々の
固定電極と共通電極との間で構成する静電容量を差動的
に検出する等の方法が一般的に試みられる。

尚、以上の説明において、本体を円筒状の導管としたが
、過料が安定条件を充たして発生する形状であれば、断
面形状その他は何でもよく、例えば本出願人が提案した
特願昭６１−１６０４４５号に記載した整流格子を装着
した一定断面の大口径流入部から後流部に向って連続し
た曲面で絞られて一定断面の小口径流出部に連らなる管
状体においても適用される。

効　　　果 上述のように、本発明の渦流量計によれば、第１．２．
３素子の複合素子からなる渦発生体のもつ特徴である広
い流量範囲に亘って高精度で安定し、且つ高い周波数の
渦を渦の剥離１発生を損なうことなく過変動差圧を本体
外部に配設された渦検出器に導入するに当り、本体内に
おいての過変動圧力の導入位置を正しく規定することに
より、本渦流吐計をより安定したものとして特別な調整
することなく安価に提供することを可能とする。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の渦流量計の概要を説明するための要
部構成図、第２図（ａ）は第１図における過変動差圧検
出位置と該検出位置における変動差圧との関係をしめす
図、（ｂ）はその関係位置をしめす図である。 １・・・本体、２・・・渦発生体（２１・・・第１素子
、２２・・・第２素子、２３・・・第３素子）、３１ａ
、３１ａ’、３２ａ、３２ａ’・・・過変動差圧導入口
、４・・・渦検出器。 第　２　区 （０）ＳＡ、ｉｔｔ＊　１００ＯＨｚ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、流体が流れる管状の本体と、該本体断面の対称軸上
   に配設された渦発生体と、該渦発生体より流れに応じて
   発生する渦を検出する渦検出器とからなり、単位時間当
   りに発生する渦の数から流量を求める渦流量計において
   、該渦発生体から流出する渦を変動圧力として検出し、
   該検出位置を渦の剥離位置近傍又は渦列における渦の中
   心位置近傍としたことを特徴とする渦流量計。 ２、渦発生体を複数の渦発生素子を組合せた複合体とし
   、剥離位置近傍を該複合体の最後流における渦発生素子
   としたことを特徴とする渦流量計。 ３、渦発生体の断面形状が、流れの上流側に頂点をもつ
   二等辺三角形状の第１素子と、該第１素子の底辺に平行
   な辺を有し、該平行な辺が流れ方向に平行な辺よりも長
   い矩形状の第２素子と、該第２素子に平行でかつ下流側
   に凸部をもつＴ字形の第３素子の複合形とし、各々の素
   子の流れ方向の代表長さ及び素子間の距離を等しくした
   柱状体としたことを特徴とする請求項第１項又は第２項
   に記載の渦流量計。 ４、渦の変動圧力を前記渦発生体における第３素子の凸
   部両側部に開口する導管を介して本体外に導出し、導出
   された該導管の開口部を差圧検出器の各々の導圧口に連
   通し、その差圧信号として渦を検出することを特徴とす
   る請求項第３項に記載の渦流量計。 ５、ダイヤフラムで区画された受圧室内において、該受
   圧室に導入され、圧力差に応動して変位する、前記ダイ
   ヤフラムの変位をダイヤフラムを共通電極、該ダイヤフ
   ラムに対向する受圧室の内壁を第１、第２の電極として
   各々の電極とダイヤフラムとで構成される静電容量の差
   動信号により電圧を検出したことを特徴とする請求項第
   ４項に記載の渦流量計。 ６、ダイヤフラムに区画された各々の受圧室に導入され
   る圧力差を該ダイヤフラムに一体構成されたひずみゲー
   ジにより検出されるひずみ量の変化として差圧を検出し
   たことを特徴とする請求項第４項に記載の渦流量計。 ７、ダイヤフラムに区画された各々の受圧室に導入され
   る圧力差を該ダイヤフラムを厚み方向に分極された圧電
   素子板とし差圧により生ずる撓み量を圧電変換したこと
   を特徴とする請求項第４項記載の渦流量計。