JPH0415887B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は、流れ方向に相前後して配置された２
つのキヤパシタンス式センサを用いて、管路内の
多相流体例えば固液混合流体の流速を相関法によ
り測定する装置に関する。

〔従来技術とその問題点〕

この種の一つの公知の装置ではキヤパシタンス
式センサは、測定流体が流れる管の外壁に接する
円筒殻の形態の電極を有する二つのコンデンサか
ら成つている。両円筒殻の間の電界が不均等であ
るから、多相流体の形態の測定流体により形成さ
れる誘電体の誘電率の変化が管横断面中の場所に
応じてそれ自体は同一の変化において異なつた測
定信号を生ずる。従つて、公知の装置では、管内
の平均流速を良好に代表しない場所（縁領域）で
は大きな信号を生じ、平均流速を良好に代表する
場所ではそれよりも小さく重みづけされた信号を
生じてしまうことになる。

〔発明の目的〕

従つて、本発明の目的は、相関法による流速測
定のためのキヤパシタンス式センサにおける上記
の欠点を回避することである。

〔発明の要点〕

この目的は、本発明によれば、冒頭に記載した
種類の装置において、 ａ） ３つの平行な板を有し、その外側の板が導
電的に互いに接続されている第１の平らな板コ
ンデンサと、 ｂ） 第１の平らな板コンデンサと同様な構成の
第２の平らな板コンデンサと、 ｃ） 固定の長手方向間隔で配置された板コンデ
ンサの中央板と外側板の一方との間に延びる非
導電性材料から成る管路部分と、 ｄ） 板コンデンサで得られた不規則的測定信号
の相関を求めるための評価回路と、 を含んでいることを特徴とする流速測定装置によ
り達成される。

均等な電界を有する平らな板コンデンサの使用
により円筒状または他の形状の管路部分において
も管横断面の種々の場所を代表する測定信号の均
等な重みづけが達成される。

本発明の有利な実施例では各板コンデンサの中
央板の横寸法を管直径よりも小さくすることによ
り、壁摩擦のような擾乱による影響を取り除いて
横断面領域から平均流速に良好に相当する測定信
号が得られる。

両板コンデンサの互いに対応する板を互いに垂
直な平面内に配置すれば、中央板の寸法に応じて
クロスビーム（Kreuzstrahl）法の原理を利用し
て特定の部分横断面内の局部流速測定を行なうこ
とができる。

本発明の他の特徴および利点は、特許請求の範
囲にあげられている実施態様および図面に示され
た実施例の説明のとおりである。

〔発明の実施例〕

第１図には、本発明の一実施例が横断面図で示
されている。キヤパシタンス式センサは、平行に
配置された三つの平らな板１，２および３を有す
る一つの板コンデンサＣ１から成つている。両外
側板１および３は互いに導電的に接続されてお
り、従つて同一の電位、好ましくは零電位にあ
る。中央板２は外側板１と外側板３との間の中央
よりも外側板１に近い位置に配置されている。中
央板２と外側板３との間に、多相流体すなわち測
定流体が流れる非導電性材料たとえばセラミツク
ス製の管路部分４が延びている。ここで中央板２
の横寸法は管路部分４の外径ｄと等しいかまたは
それよりも若干大きいので、管路部分４は交流を
供給される板２と板３との間の均等な電界中を通
つている。

擾乱が電界に影響するのを回避するため、中央
板２はそれ自体は公知の仕方で、外側板１と共に
一つの保護環コンデンサを形成する一つの保護環
電極５により包囲されている。

外側板１および３の横寸法は、電界のもはや均
等でない縁領域が管路部分４の外側に延びるよう
に選定されている。

第２図は、外側板１を取外して測定装置を上か
ら見た図である。前図と同一の部分には同一の参
照符号が付されている。管路部分４は、流れ方向
に間隔をおいて配置された板コンデンサＣ１とＣ
２との間を延びている。両コンデンサＣ１および
Ｃ２は互いに同様に構成されており、ここには図
示されていない上側の外側板３および下側の外側
板３と、二つの中央板２と、それを包囲する二つ
の保護環電極５とから成つている。保護環電極５
は、それにより形成される保護環コンデンサがそ
れぞれのコンデンサＣ１およびＣ２とほぼ同一の
キヤパシタンスを有するように構成されているこ
とが好ましい。

管路部分４は非導電性材料から成つているの
で、その表面に静電荷が生じ、それによつて電界
分布が乱され、また静電荷の蓄積が甚だしい場合
にはコンデンサ板に向かつて弧絡が生ずる可能性
がある。その理由から、管路部分４は板２と板３
との間に対称に通されておらず、外側板３までの
間隔ａは中央板２までの間隔ｂよりも小さい（第
１図）。それにより、弧絡が生じたとしても、弧
絡は管路部分４と接地された外側板３との間で生
ずる。

平らな板コンデンサとしてのキヤパシタンス式
センサのこの実施例では、可撓性の内縁７、たと
えば半径方向に向けてブラシ状に配置され管路部
分４の表面と接触する弾性ワイヤから成る内縁、
を有し管路部分４の上を長手方向にずらされ得る
接地された環６が設けられる。管路部分４の表面
上の静電荷を導き出すため、この環が所定の時間
間隔でコンデンサＣ１およびＣ２により区切られ
た二つの測定区間を通してずらされ、その後に再
び元の位置に戻される。

二つのセンサにより得られる信号の類似性は測
定位置の間隔の増大と共に減少し、従つて測定時
間を長くしなければ相関を求めることができない
という不利を生ずるので、この不利を回避するた
め第４図および第５図に示されているような装置
が提案される。管路部分４の横断面は前図のよう
に円形であつてよく、また第４図に図示されてい
るように卵形であつてよい。板コンデンサＣ１お
よびＣ２の板１，２および３の配置は、横断面で
見れば、第１図中のそれと同じである。

平均流速を良好に代表しない縁領域を測定対象
領域から除外するため、中央板２の横寸法を管路
部分４の直径よりも小さくすることができる。

第５図に示された実施例では、両コンデンサＣ
１およびＣ２の中央板２は、それらの隣り合う縁
の間の縁間隔ｃがそれらの縦寸法よりも小さいよ
うに配置されている。この装置では、二つの測定
位置の間隔が小さいので、良好な相関を有する信
号が得られ、このため特にここには図示されてい
ない測定および評価回路を、第２の測定位置すな
わちコンデンサＣ２で得られた信号群を第１の測
定位置とは逆極性で処理するように形成して、良
好な相互相関または自己相関が得られるうにする
と有利である。また、このコンパクトな構造は、
コンデンサＣ１およびＣ２の両中央板を一つの共
通の保護環電極５′により包囲すること、また下
側の外側板３′を両コンデンサに対して共通にす
ることを可能にする（上側の外側板１は、第２図
と同じく、図面を見やすくするため、ここには図
示されていない）。

〔発明の効果〕

以上説明のように、本発明においては、冒頭記
載の形式の多相流体の流速測定装置の第１および
第２の板コンデンサをそれぞれ互いに接続された
２個の外側板と１個の中央板とにより構成し、管
路部分を両板コンデンサの中央板と外側板の一方
との間に延びるように配設したので、管路部分の
中央領域から縁領域に亘つて重みづけの差のない
均等な測定信号が得られ、前述のような従来装置
のもつ欠点が解消される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例の横断面図、第
２図は上側の外側板を取外して第１図の測定装置
を上から見た図、第３図は第２図中の可撓性内縁
を有する環の正面図、第４図は本発明の第２の実
施例の横断面図、第５図は上側の外側板を取外し
て第４図の測定装置を上から見た図である。 １，３…外側板、２…中央板、４…管路部分、
５…保護環電極、６…環、７…可撓性内縁、Ｃ
１，Ｃ２…板コンデンサ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 流れ方向に相前後して配置された二つのキヤ
   パシタンス式センサを用いて、管路内の多相流体
   の流速を相関法により測定する装置において、三
   つの平行な板を有し、その外側の板が導電的に互
   いに接続されている第１の平らな板コンデンサ
   と、第１の平らな板コンデンサと同様な構成の第
   ２の平らな板コンデンサと、長手方向間隔に固定
   配置された両板コンデンサの中央板と外側板の一
   方との間に延びる非導電性材料から成る管路部分
   と、両板コンデンサで得られた不規則的測定信号
   の相関を求めるための評価回路とを含んでいるこ
   とを特徴とする流速測定装置。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の流速測定装置に
   おいて、板コンデンサの外側板の横寸法が管路部
   分の外径よりも大きいことを特徴とする流速測定
   装置。 ３ 特許請求の範囲第１項記載の流速測定装置に
   おいて、各板コンデンサの中央板の横寸法が管路
   部分の管直径よりも小さいことを特徴とする流速
   測定装置。 ４ 特許請求の範囲第１項記載の流速測定装置に
   おいて、各板コンデンサの中央板の横寸法が管路
   部分の外径よりも大きいことを特徴とする流速測
   定装置。 ５ 特許請求の範囲第１項記載の流速測定装置に
   おいて、両板コンデンサの互いに対応する板が、
   それぞれ一つの平面内に位置していることを特徴
   とする流速測定装置。 ６ 特許請求の範囲第１項記載の流速測定装置に
   おいて、板コンデンサの互いに対応する板が互い
   に垂直な平面内に位置していることを特徴とする
   流速測定装置。 ７ 特許請求の範囲第１項ないし第６項のいずれ
   かに記載の流速測定装置において、板コンデンサ
   の中央板が各一つの保護環電極により包囲されて
   いることを特徴とする流速測定装置。 ８ 特許請求の範囲第１項ないし第７項のいずれ
   かに記載の流速測定装置において、第１および第
   ２の板コンデンサの中央板の間の縁間隔が各板コ
   ンデンサの縦寸法にくらべて小さく、両中央板が
   一つの共通の保護環電極により包囲されているこ
   とを特徴とする流速測定装置。 ９ 特許請求の範囲第１項記載の流速測定装置に
   おいて、管路部分が中央板と外側板との間に、外
   側板との間隔が中央板との間隔よりも小さくなる
   ように、配置されていることを特徴とする流速測
   定装置。 １０ 特許請求の範囲第１項ないし第９項のいず
   れかに記載の流速測定装置において、可撓性の内
   縁を有し管路部分の上を長手方向にずらされ得る
   接地された環が設けられていることを特徴とする
   流速測定装置。 １１ 特許請求の範囲第１項または第８項記載の
   流速測定装置において、評価回路がコンデンサの
   キヤパシタンスとそれに対して直列に接続された
   抵抗とを有する測定ブリツジを含んでおり、管路
   を通じて運ばれる一つの粒子が二つの互いに逆極
   性のパルスを生ずるように前記測定ブリツジが調
   整されていることを特徴とする流速測定装置。