JPH0622174Y2

JPH0622174Y2 - 渦検出器

Info

Publication number: JPH0622174Y2
Application number: JP4070089U
Authority: JP
Inventors: 宏山本
Original assignee: オーバル機器工業株式会社
Priority date: 1989-04-06
Filing date: 1989-04-06
Publication date: 1994-06-08
Anticipated expiration: 2004-04-06
Also published as: JPH02131624U

Description

【考案の詳細な説明】技術分野本考案は、渦検出器、より詳細には、光弾性効果を応用
した渦検出器に関するものである。

従来技術流体流内に渦発生体を配設するとカルマン渦が発生し、
該カルマン渦の単位時間当りの発生数が流速に比例する
ことを利用した渦流量計は知られている。渦流量計にお
いての渦の検出手段には従来より多くの方式が提案され
実用されている。その一つとして、渦放出に伴って生ず
る変動圧力を検出する方法がある。また、変動圧力は受
圧要素の変動圧力により変化するひずみ量として圧電素
子、静電容量変換等により電気信号に変換されている
が、これらの検出器は出力インピーダンスが高く電磁的
なノイズを受け易いという問題がある。これに対して光
検出器は電磁ノイズを受けることがないので、最近では
この光検出方式が注目されている。光検出方式において
は例えば光反射方式がある。これは渦発生体に穿設した
凹部底面に光反射板を渦発生体軸に直交して埋設し該光
反射板に向けて軸芯から光照射するが、渦発生体には渦
発生に伴って繰返し曲げ応力が作用するので、渦発生体
は静止軸まわりに振動し、該振動は前記光反射板を回転
変動し投射光は軸まわりに振動する。この振動は渦変動
周波数に等しいので、前記光反射板からの反射光を光強
度に変換することにより渦検出するものである。また、
光検出方式の他の方式として光弾性を利用したものがあ
る。渦発生体軸に平行して光ファイバを埋設し、渦発生
体の曲げ変動に伴って該光ファイバに作用する応力変動
による光強度の変化として渦を検出するものである。

従来技術の問題点上に述べた従来の渦流量計の光検出方式においては、光
反射方式のものは光感度を増すためには必要な光路長を
選ばなければならないが、光路長の増大は外部振動の影
響を受け易く、雑音が発生しやすくなる。更に、温度変
化、特に、露点以下に温度が低下すると結露して反射能
を著しく損い検出不能となるという問題点があり、ま
た、光弾性方式のものは光ファイバの光量が小さく、ま
た、感度も小さい。感度向上のためには光路長を長くす
る必要があり小形の渦流量計に適用することは困難であ
るという問題点があった。

問題解決の手段本考案は、結露による反射効率の低下等の問題のある光
反射方式によらず応力を受けて光量変化する光弾性方式
を利用した渦流量計に関するもので、光弾性材料を可撓
性がある微小な圧力変化にも応動する光導体樹脂の複合
体とし、コアー部を高屈折樹脂、クラッド部を低屈折樹
脂とした多層構造の高感度でＳ／Ｎの優れた渦検出器を
提供することを目的とする。

実施例第５図は、本考案の渦検出器を装着した気体を計測する
渦流量計の例をしめす図で、１は渦発生体３を軸対称に
配設した断面矩形の本体で、気体，例えば空気を導入す
る流入口１１側の開口を大面積とし、該空気流は整流格
子２により整流後、渦発生体３によりカルマン渦を形成
し乍ら流出する。４，５は渦発生体３両側面の本体１外
壁面に固着され、各々渦検出器６、６を保護する外筐で
ある。該外筐４，５の内壁と渦検出器６との間は空室４
２，５２となっており、該空室４２，５２と被測空気流
とは導通路４１，５１により連通されて空室４２，５２
に静圧を導入している。尚、前記において導通路４１，
５１を閉止し空室４２，５２には各々渦発生体３の空室
４２，５２の反対側の側面における静圧又は動圧を導入
してもよい。

第１図（ａ）は、第５図における本考案の渦検出器６の
要部の詳細な原理構造をしめす全体斜視図で、図中、６
０１はクラッドをなす低屈折率の板状の光導体樹脂で、
シリコンゴム、エポキシ樹脂、ポリカーボネート等から
なる可撓材である。６０２はコアーをなす高屈折率の光
導体樹脂でクラッド６０１と同一材、又は異種光導体を
組合せてもよい。何れの場合においても高屈折率の光導
体樹脂のコアー６０２の外面を低屈折率の光導体樹脂の
クラッド６０１で囲繞するような構造をもっている。６
０３は一端を光源Ａ側に配置し受光端とする複数本の光
導体ファイバ６０３ａ，６０３ｂ…６０３ｎで構成さ
れ、これら光導体ファイバの他端部つまり投光部はクラ
ッド６０１に埋設され、コアー６０２の受光側面６０２
ａに近接してコアー６０２への投光端をなしている。こ
こで、各々の光導体ファイバ６０３ａ，６０３ｂ…６０
３ｎがクラッド６０１に埋設される際、等間隔・平行に
配置され、コアー６０２に対して均等平行に投光され
る。６０４は投光側光導体６０３により投光されコアー
６０２を透過した光を受光し、受光側Ｂに送光する複数
の光導体ファイバ６０４ａ，６０４ｂ…６０４ｎからな
る光導体ファイバで、コアー６０２の送光側面６０２ｂ
に等間隔平行に近接して配置され、クラッド６０１に埋
設されている。（ｂ）図は（ａ）図において光源Ａ・受
光Ｂ軸上における断面をしめす図で、光源Ａの光がコア
ー６０２に投光されると、光Ｌはクラッド６０１内にお
いて全反射し乍ら受光Ｂに到る。圧力が（ａ）図におい
てＰ方向に作用すると、クラッド６０１、コアー６０２
は作用方向に湾曲し、これが光導体樹脂の密度変化およ
び光路面積の変化をもたらし全反射条件が崩れて透過光
量が減少する。（ｃ）図および（ｄ）図は（ａ）図の要
部を光不導材６０５で被覆した渦検出器の光軸方向の断
面および平面図をしめす。

第２図は、本考案の他の実施例をしめす要部構成図で、
第１図と共通する要素には第１図の場合と同一の符号を
付し説明を省く。６０６はクラッド６０１の両外面の周
に穿設された溝で、コアー６０２には達しない深さであ
る。溝６０６は圧力によるコアー６０２のたわみ量を増
し、その結果、全反射率が低下し感度を増加する。以上
は、コアー６０２、クラッド６０１を矩形状のもので説
明したが、これらは円形でも、棒状のものでもよい。要
は、可撓性のある光導体樹脂のコアーおよびクラッドか
らなる光不導体で被覆した渦検出器である。

第３図は本考案の渦検出器を装着した他の実施例を示す
図で、（ａ）図は流れ方向ＱのＹ−Ｙ平断面図、（ｂ）
図は（ａ）図のＸ−Ｘ矢視断面図を示し、図中、６ａ
は、流管１０１に介装された渦発生体３０１の後流に、
該渦発生体３０１に平行して同一流れ軸上に配設された
渦検出器、６０２ａは楕円状の高屈折率樹脂からなるコ
アー、６０１ａは低屈折率樹脂からなるクラッドで楕円
状のコアー６０２ａ外周を囲繞する細長の光導体渦検出
器の要部をなす。６０５ａは更にクラッド６０１ａ外周
を囲繞する光不導体被覆であり、前記複合体は流れ方向
に扁平で、流れ方向端部は鋭角な流線形の細長い短冊状
をなしており、流管１０１を貫通し管壁に固定具７１，
７２により両持ち状に固着している。該渦検出器６ａは
流れ方向に扁平で両端部は鋭角で、謂所、流線形をして
いるので、それ自体渦は発生せず渦発生体３０１の変動
圧力を忠実に光信号変換する。

第４図は、本考案の他の実施例を示す図で、（ａ）図は
流れ方向Ｑの矢視図Ｙ−Ｙ断面図、（ｂ）図は（ａ）図
のＸ−Ｘ矢視断面図を示し、この実施例は、流管１０２
直径上に介装された渦発生体３０２内に本考案の渦検出
器６ｂを装着した場合のもので、渦発生体３０２中央部
に穿設されたセンサ室３０２ｃに、該渦発生体３０２両
側部に開口する導圧路３０２ａ，３０２ｂを連通し、セ
ンサ室３０２ｃ内に配設された渦検出器６ｂに渦変動圧
を作用させるものである。

効果上に述べた本考案の可撓性の光導体コアーおよびクラッ
ドの光量変換素子になる渦検出器によれば、圧力応動感
度が高いのでＳ／Ｎが優れ、高感度な渦検出を可能とし
流量範囲の広い流量計を提供することができ、例えば、
空気のように密度の低い流体に対して効果的に利用する
ことを可能とする。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案の渦検出器の概要を示す図で、（ａ）
図は要部斜視図、（ｂ）図は（ａ）図のＡ−Ｂ軸断面
図、（ｃ）図は（ｂ）図の完成断面図、（ｄ）図は平面
図、第２図は、他の実施例を示す図で、（ａ）図は平面
図、（ｂ）図は矢視Ｃ−Ｄ断面図、第３図は、本考案の
他の渦検出器を装着した渦流量計を示す図、第４図及び
第５図は、他の渦流量計への装着例を示す図である。６，６ａ，６ｂ……渦検出器６０１，６０１ａ，６０１ｂ……低屈折率光導体樹脂の
クラッド６０２，６０２ａ，６０２ｂ……高屈折率光導体樹脂の
コアー６０３，６０４……光導体ファイバ６０５，６０５ａ……光不導体被覆

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】渦の変動圧力を受けて弾性変形する光導体
を透過する光の光量が、該光導体の変形に応じて減少す
ることを利用した渦流量計における渦検出器において、
前記光導体を可撓性のある高屈折率の樹脂光導体をコア
ーとし、該コアー外部を低屈折率の樹脂光導体をクラッ
ドで囲繞して、光不導体により被覆し、コアー側面に端
部を有する光導通路を配設したことを特徴とする渦検出
器。
【請求項２】高屈折率の樹脂光導体であるコアーおよび
低屈折率の樹脂光導体クラッドを板状とし、前記コアー
を囲繞し、該コアー内周に対向するクラッドの両面に凹
陥溝を穿設したことを特徴とする請求項１記載の渦検出
器。
【請求項３】渦発生体後流の該渦発生体に平行して配設
された流れ方向に扁平な細長の板状渦検出器であり、該
渦検出器の断面形状を流入流出側に鋭角な流線形とし、
流管壁を貫通して、両持梁式に該流管壁に固設したこと
を特徴とする請求項１記載の渦検出器。
【請求項４】渦発生体内に穿設されたセンサ室内に、流
れに平行して配設され、該センサ室に連通する渦発生体
両側面に各々開口する導圧孔より導入される渦変動圧を
変圧し渦信号を光量変化として検知することを特徴とす
る請求項１又は２項記載の渦検出器。
【請求項５】流入口側に整流格子を配設した導入部から
一様な矩形断面の流管に絞り込む形状の該流管部に流れ
に面して対称に渦発生体を設け、渦変動圧力を渦発生体
近傍の流管側壁部に配設した板状の渦検出器における光
量変化として検知することを特徴とする請求項１又は２
記載の渦検出器。
【請求項６】流管両側壁部に配設された板状の渦検出器
の各々側壁外部に空室を設けて封止された外筐内に各々
渦発生体の反対側面の渦変動圧力を導入したことを特徴
とする請求項５記載の渦検出器。