JPH0626811Y2 - 渦流量計 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本考案は、例えば流体の流れに対応したカルマン渦によ
り渦発生体に生ずる交番力を検出して、渦流量信号とし
て取り出し、これを２本の伝送線を介して負荷に伝送す
る流量計に関する。

〈従来技術〉 第３図は従来の渦流量計の検出部の断面を示す断面図で
ある。

１０は流体が流れる管路、１１は管路１０に直角に設け
られた円筒状のノズルである。１２はノズル１１とは間
隔を持って管路１０に直角に挿入された台形断面を持つ
柱状の渦発生体であり、その一端はネジ１３により管路
１０に固定され、他端はフランジ部１４でノズル１１に
ネジ或いは溶接により固定されている。

具体的には、渦発生体１２の一端にはその軸方向に凹部
１２ａが形成されこの中に管路１０の底部に凹部１０ａ
が形成されこの外部からネジ１３が挿入されて渦発生体
１２が固定されている。

１５は渦発生体１２のフランジ部１４側に設けられた凹
部である。この凹部１５の中には上下に所定の間隔をも
って圧電素子１６、１７が配置され、これ等の圧電素子
１６、１７はガラスなどの封着体１８で絶縁して封着さ
れている。圧電素子１６、１７は２分割された円環状の
電極が上下にそれぞれ配置され、各圧電素子１６、１７
の左側の上下の電極で挟まれた圧電体と右側の上下の電
極で挟まれた圧電体とはそれぞれ逆方向に分極されてお
り同じ方向の応力に対して互いに上下の電極に逆極性の
電荷を発生する。

この２個の電極に発生した交番電荷は上下部でそれぞれ
並列に接続された後、第４図に示すように交番電荷を交
流電圧に変換する各チャージコンバータ１９、２０に入
力される。一方のチャージコンバータ１９の出力とボリ
ウム２１を介して取り出された他方のチャージコンバー
タ２０の出力とは加算器２２で加算された後、シュミッ
トトリガ回路でパルス信号に変換され、更に増幅器を介
して所定のスパンに変換されてアナログの流量信号を得
る。得られたアナログの流量信号は例えば電流出力に変
換されて２線を介して負荷に伝送される（図示せず）。

〈考案が解決しようとする課題〉 しかしながら、このような従来の流量計は流体中に含ま
れる付着性物質の付着・剥離、或いは配管の機械振動な
どによる機械ノイズ、さらには流体の変動などにより流
量信号に異常なハンチングヲ引き起こすことがあり、特
に、流体の流速が小さく渦信号のレベルが小さいときそ
の影響が大きい。

〈課題を解決するための手段〉 この考案は、以上の課題を解決するために、流量に対応
して発生する信号を検出する検出部と、検出部からの流
量信号をデジタル信号に変換するカウント手段と、この
カウント手段の出力を用いて体積流量を演算して流量信
号を出力する演算手段と、この流量信号がハンチングし
たときのハンチング状態を判断する各種のパラメータが
格納された記憶手段と、選定されたパラメータと流量信
号とを比較して所定値を越えているときに異常信号を出
力する判断手段と、演算手段の出力を電流信号に変換す
る出力手段と、負荷と直列に接続された２本の伝送線を
介して外部から各手段への内部電源を供給すると共に電
流信号の電源となる外部電源と、パラメータを選択する
選択信号を伝送線の電流信号に重畳して送出しその結果
をデジタル信号として受信するアクセス手段とを具備す
るようにしたものである。

〈作用〉 流量信号がハンチングしたときのハンチング状態を判断
する各種のパラメータを記憶手段に記憶させておき、ア
クセス手段により伝送線を介して任意にこのパラメータ
にアクセスして希望とするパラメータを選定し、配管条
件に応じて変動幅を設定することができるので、これを
監視することによって調整などの対応をする。

〈実施例〉 以下、本考案の実施例について図面に基づき説明する。
第１図は本考案の１実施例を示すブロック図である。

２３は応力検出部であり、圧電素子１６、１７は第２図
に示すものと同一である。

応力検出部２３で検出されチャージコンバータ１９、２
０で電圧に変換されてボリウムでノイズ調整されて加算
された加算器２２の出力である渦流量信号はプロセッサ
２５のカウンタ部２６によりデジタル信号に変換され
る。

カウンタ部２６で変換されたデジタル信号は一旦は記憶
部２９に格納されプロセッサ２５の演算部２８での演算
に必要な都度取り出されて所定の演算がなされる。

プロセッサ２５での演算に必要な演算式、パラメータ、
初期値等は記憶部２９に格納されている。記憶部２９
は、ＲＯＭ（リードオンリーメモリ）３０、ＥＥＰＲＯ
Ｍ（記憶内容を電気的に書き替え可能なＲＯＭ）３１、
ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３２で構成され、Ｒ
ＯＭ３０には演算に必要な演算式、初期値等が格納さ
れ、ＥＥＰＲＯＭ３１には流量出力のハンチング状態を
判断するためのパラメータである流量信号の各種の基準
の変動幅Ｖ_ｉ（ｉ＝０、１、）、基準の変動時間Ｔ_ｉ、
および所定時間あたりの基準の変動回数Ｎ_ｉ等が格納さ
れている。

流量Ｑは、単位流量あたりの周波数を示す流量係数を
Ｋ、対応する周波数をＦとすれば、 Ｆ＝ＫＱ …(1) で演算される。

演算部２８で演算された流量信号はデジタル／アナログ
変換器３３でアナログ信号に変換され出力部３４におい
て例えば４〜２０ｍＡの電流信号Ｉ_０に変換される。出
力部３４の各出力端はそれぞれ出力端子Ｔ_１、Ｔ_２を介
して例えば２４Ｖの外部電源Ｅと受信抵抗Ｒの直列回路
に接続されている。

さらに、外部端子Ｔ_１は回路の各部に供給する電圧を作
る電源部３５に接続され、また外部端子Ｔ_１とＴ_２は通
信器３６が必要に応じて接続できるようになっている。

外部端子Ｔ_１とＥＥＰＲＯＭ３１へのバスとの間には外
部端子からの直列のパルス信号を並列のパルス信号に変
換する直列／並列変換器３７が、外部端子Ｔ_１と演算部
２８の出力端との間には演算部２８のデジタル出力を直
列のパルス信号に変換する並列／直列変換器３８がそれ
ぞれ接続されている。

次に、以上のように構成された渦流量計の動作について
第２図を用いて説明する。

圧電素子１６、１７で検出された渦信号に対応して変化
する電荷はチャージコンバータ１９、２０で交流電圧に
変換され、これらが加算器２２で加算されてプロセッサ
２５のカウンタ部に入力されてデジタル信号に変換され
る。

変換されたデジタル信号は記憶部２９のＲＡＭ３２に格
納される。

演算部２８はこのデジタル信号を用いて（１）式に示す
流量演算を実行して流量信号を出力する（ステップ
）。次に、演算部２８はこの流量信号の変動幅ΔＶが
ＥＥＰＲＯＭ３１に格納され後述する選択信号により選
択されたパラメータである基準の変動幅Ｖ_ｉの条件に入
っているか否かをステップで判断し、この条件に入っ
ていない場合はステップに戻り変動幅Ｖ_ｉの条件に入
っている場合はステップに移行する。

ステップでは流量信号の変動時間ΔｔがＥＥＰＲＯＭ
３１に格納され後述する選択信号により選択されたパラ
メータである基準の変動時間Ｔ_ｉの条件に入っているか
否かを判断し、この条件に入っていない場合はステップ
に戻り、変動幅Ｔ_ｉの条件に入っている場合はステッ
プに移行する。

ステップでは流量信号の変動回数ｎがＥＥＰＲＯＭ３
１に格納され後述する選択信号により選択されたパラメ
ータである基準の変動回数Ｎ_ｉの条件に入っているか否
かを判断し、この条件に入っていない場合はステップ
に戻り変動回数Ｎ_ｉの条件に入っている場合はステップ
に移行してハンチング警報を出す。この場合の警報は
ランプで表示してもあるいはＬＣＤで表示して注意を喚
起しても良い。

以上の判断基準は流量信号の変動がその変動幅の点から
も、変動時間の点から見ても、或いは変動回数から見て
も許容出来るハンチング状態でない場合の判断手順につ
いて説明したものであるが、これ等のうちのいずれか１
つでも許容値を越えた場合に警報を出すような判断をす
るようにしても良い。

演算部２８はさらにレンジ設定、直線性補正、ダンピン
グ処理等を実行し、デジタル／アナログ変換器３３に出
力する。デジタル／アナログ変換器３３はこの出力を出
力部３４で電流信号に変換して伝送線_１、_２を介し
て受信抵抗Ｒに伝送する。

一方、通信器３６からの伝送線_１、_２へのアクセス
により伝送線_１、_２に流量出力のハンチング状態を
判断するためのパラメータを選択する選択信号であるデ
ジタルパルスＩ_ｄを重畳させると、直列／並列変換器３
７はこのデジタルパルスを検出して並列信号に変換し、
ＥＥＰＲＯＭ３１の中の所定のパラメータを選択し、プ
ロセッサ２５は所定のハンチングの判断を実行してハン
チング警報を出す。

なお、必要に応じて、オペレータは通信器３６からその
アクセス内容に応じて、例えばダンピング時定数の変更
なども行う。

また、通信器３６からの要求に応じてプロセッサ２５の
正常／異常、応力検出部２３側の正常／異常などの信号
を並列／直列変換器３８を介して直列信号に変換して通
信器３６に返送する。

以上は、応力検出方式で渦を検出する場合について説明
したが、これに限らず例えば熱式など他の検出手段でも
可能である。

また、プロセッサにはＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ内蔵のも
の、並列／直列（直列／並列）変換器が内蔵されてない
ものなど各種あるので、機能に応じてプロセッサを使い
分けることができる。

〈考案の効果〉 以上、実施例と共に具体的に説明したように本考案によ
れば、配管振動などの機械的なノイズを受けて流量出力
がハンチングを起こした場合でも許容できる程度に応じ
てその警報を出せるようにしたので、異常が発生したと
きに調整などの対応が容易になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の１実施例を示すブロック図、第２図は
第１図に示す実施例の動作を説明するフローチャート
図、第３図は従来の応力検出部の構成を示す断面図、第
４図は第３図における渦電荷を信号電圧に変換する変換
部の構成を示すブロック図である。 １０……管路、１２……渦発生体、１６、１７……圧電
素子、１９、２０……チャージコンバータ、２１……関
数演算部、２２……加算器、２３……応力検出部、２４
……タイマ、２５……プロセッサ、２７……補正演算
部、２８……演算部、２９……記憶部、３０……ＲＯ
Ｍ、３１……ＥＥＰＲＯＭ、３２……ＲＯＭ、３４……
出力部、３５……電源部、３６……通信器、３７……直
列／並列変換器、３８……並列／直列変換器。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】流量に対応して発生する信号を検出する検
   出部と、前記検出部からの流量信号をデジタル信号に変
   換するカウント手段と、このカウント手段の出力を用い
   て体積流量を演算して流量信号を出力する演算手段と、
   この流量信号がハンチングしたときのハンチング状態を
   判断する各種のパラメータが格納された記憶手段と、選
   定された前記パラメータと前記流量信号とを比較して所
   定値を越えているときに異常信号を出力する判断手段
   と、前記演算手段の出力を電流信号に変換する出力手段
   と、負荷と直列に接続された２本の伝送線を介して外部
   から前記各手段への内部電源を供給すると共に前記電流
   信号の電源となる外部電源と、前記パラメータを選択す
   る選択信号を前記伝送線の前記電流信号に重畳して送出
   しその結果をデジタル信号として受信するアクセス手段
   とを具備することを特徴とする渦流量計。