JPH07209042A - 振動型流量計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 低流速でのストローハル数の変化の影響をな
くし、低流量まで流量測定可能レンジ幅が拡大し得る振
動型流量計を提供する。 【構成】 流体振動を利用して流量を測定する振動型流
量計において、測定流路に設けられた振動型流量計本体
と、測定流路に両端が接続され該振動型流量計本体の上
流側と下流側とを連通するバイパス流路と、該バイパス
流路に設けられた定流量ポンプと、前記振動型流量計本
体の測定信号に基づき前記測定流路の流量がストローハ
ル数一定の流量より小さくなった事を検知し前記定流量
ポンプを駆動し前記測定流路の流量をストローハル数一
定の流量とすると共に前記振動型流量計本体の測定流量
から前記定流量ポンプの流量を差し引いて前記測定流路
の実流量を求める演算処理回路とを具備したことを特徴
とする振動型流量計である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、低流速でのストローハ
ル数の変化の影響をなくし、低流量まで流量測定可能レ
ンジ幅が拡大し得る振動型流量計に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図３は、従来より一般に使用されている
従来例の構成説明図で、流体振動を利用した振動型流量
計としては、渦流量計やエッジトーン流量計があるが、
ここでは渦流量計を例にとって説明を行う。従来の渦流
量計としては、例えば、第３回流体計測シンポジウム講
演会論文集 題目「各種流体における渦流量の流量特
性」 昭和６１年１月２７日発行 計測自動制御学会発
行 Ｐ５３〜Ｐ５６に示されている。

【０００３】渦流量計は、図３のように流路中に渦発生
体を置き、渦発生体から発生するカルマン渦の周波数を
測定することにより流速を求め、この流速に流路断面積
をかけることにより、求めることのできる流量を測定す
るものである。

【０００４】図３において、１１は測定流体が流れる管
路、１２は管路１１に垂直に設けられた渦発生体であ
る。１３，１４は、渦発生体１２の側面に、流れに向か
って左右に設けられた一組の圧力測定孔である。

【０００５】１５，１６は、圧力測定孔１３，１４から
取り込まれた圧力変動を導圧する導圧管である。１７
は、導圧管１５，１６からの圧力変動が入力される、圧
力センサである。１８は、圧力センサ１７の検出値を信
号処理する信号処理回路である。１９は、カルマン渦で
ある。

【０００６】以上の構成において、渦発生体１２により
発生した渦により、測定流体は圧力変動をおこし、この
圧力変動は、圧力センサ１７で検出され、信号処理回路
１８で信号処理される。

【０００７】ここで、発生するカルマン渦の周波数ｆと
ある代表長さｄをかけたものを流速ｕで割るとストロー
ハル数Ｓｔという無次元量になるが、これが図４のよう
にある流速範囲で一定になるので、周波数を測定するこ
とにより以下の第１式を用いて、比較的簡単に流速を測
定することができる。 ｕ＝（ｆ・ｄ）／Ｓｔ （１）

【０００８】流体振動を利用した流量計は可動部がない
ため信頼性があり、測定流体の種類も液体、気体を問わ
ず、更に非導電性流体も測定することが出来るため広く
流量測定に用いられている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この様
な装置においては、図４から判るように流速が小さくな
るとストローハル数が一定値ではなくなるため、（１）
式を用いた場合、低流速域では誤差が大きくなり、低流
速測定には不向きであり、流量測定レンジが小さくなっ
ていた。

【００１０】本発明は、この問題点を解決するものであ
る。本発明の目的は、低流速でのストローハル数の変化
の影響をなくし、低流量まで流量測定可能レンジ幅が拡
大し得る振動型流量計を提供するにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明は、 （１）流体振動を利用して流量を測定する振動型流量計
において、測定流路に設けられた振動型流量計本体と、
測定流路に両端が接続され該振動型流量計本体の上流側
と下流側とを連通するバイパス流路と、該バイパス流路
に設けられた定流量ポンプと、前記振動型流量計本体の
測定信号に基づき前記測定流路の流量がストローハル数
一定の流量より小さくなった事を検知し前記定流量ポン
プを駆動し前記測定流路の流量をストローハル数一定の
流量とすると共に前記振動型流量計本体の測定流量から
前記定流量ポンプの流量を差し引いて前記測定流路の実
流量を求める演算処理回路とを具備したことを特徴とす
る振動型流量計。 （２）流体振動を利用して流量を測定する振動型流量計
において、測定流路に設けられた第１振動型流量計本体
と、測定流路に両端が接続され該振動型流量計本体の上
流側と下流側とを連通するバイパス流路と、該バイパス
流路に設けられ駆動時に該バイパス流路の流量をストロ
ーハル数一定の流量を確保するポンプと、前記バイパス
流路に設けられた第２振動型流量計本体と、前記第１振
動型流量計本体の測定信号に基づき前記測定流路の流量
がストローハル数一定の流量より小さくなった事を検知
し前記ポンプを駆動し前記測定流路の流量をストローハ
ル数一定の流量とすると共に前記第１振動型流量計本体
の測定流量から前記第２振動型流量計本体の測定流量を
差し引いて前記測定流路の実流量を求める演算処理回路
とを具備したことを特徴とする振動型流量計。を構成し
たものである。

【００１２】

【作用】以上の構成において、請求項１においては、振
動型流量計本体で測定流体の流量を測定する。

【００１３】演算処理回路で、振動型流量計本体の測定
信号に基づき、測定流路の流量がストローハル数一定の
流量より小さくなった事を検知し、定流量ポンプを駆動
し、測定流路の流量をストローハル数一定の流量とす
る。更に、演算処理回路で、振動型流量計本体の測定流
量から定流量ポンプの流量を差し引いて、測定流路の実
流量を求める。

【００１４】請求項２においては、第１振動型流量計本
体で測定流体の流量を測定する。演算処理回路で、第１
振動型流量計本体の測定信号に基づき、測定流路の流量
がストローハル数一定の流量より小さくなった事を検知
し、ポンプを駆動し、測定流路の流量をストローハル数
一定の流量とする。

【００１５】更に、演算処理回路で、第１振動型流量計
本体の測定流量から第２振動型流量計本体の測定流量を
差し引いて、測定流路の実流量を求める。以下、実施例
に基づき詳細に説明する。

【００１６】

【実施例】図１は本発明の一実施例の要部構成説明図で
ある。図において、図３と同一記号の構成は同一機能を
表わす。以下、図２と相違部分のみ説明する。２１は、
測定流路２２に設けられた振動型流量計本体である。

【００１７】２３は、測定流路に両端が接続され、振動
型流量計本体２１の上流側２４と下流側２５とを連通す
るバイパス流路である。２６は、バイパス流路２３に設
けられた定流量ポンプである。

【００１８】２７は、振動型流量計本体２１の測定信号
に基づき、測定流路２２の流量がストローハル数一定の
流量より小さくなった事を検知し、定流量ポンプ２６を
駆動し、測定流路２２の流量をストローハル数一定の流
量とすると共に、振動型流量計本体の測定流量から定流
量ポンプ２６の流量を差し引いて測定流路２２の実流量
を求める演算処理回路である。この場合は、マイクロプ
ロセッサ２７が使用されている。

【００１９】以上の構成において、振動型流量計本体２
１で測定流路２２の流量を測定する。演算処理回路２７
で、振動型流量計本体２１の測定信号に基づき、測定流
路２２の流量がストローハル数一定の流量より小さくな
った事を検知し、定流量ポンプ２６を駆動し、測定流路
２２の流量をストローハル数一定の流量とする。

【００２０】定流量ポンプ２６の駆動により、バイパス
流ａのような流れが生じる。測定流路２２中の流量が、
ストローハル数一定である流量範囲の時は、バイパス流
路２３に流体は流れ込まない。この流量範囲はあらかじ
め実験によって求めておき、（１）式を用いることによ
り周波数範囲に置き換える。振動型流量計本体２１内で
の流体振動周波数を測定することでストローハル数一定
値である流量範囲であるかどうかの判断を行うことが出
来る。

【００２１】結局、振動型流量計２１の中には、測定流
路２２の実際の流量とバイパス流路２３内の流量が足し
合わされた流量が流れることになる。演算処理回路２７
で、振動型流量計本体２１の測定流量から定流量ポンプ
２６の流量を差し引いて、測定流路２２の実流量を求め
る。

【００２２】この結果、本発明によれば、測定流路２２
にバイパス流路２３が付加され、それらの流路２３中の
流量を定流量ポンプ２６によりアクティブに制御するこ
とにより、振動型流量計本体２１内を通過する流量を、
振動型流量計の精度が保証されるストローハル数一定の
流量範囲にすることが出来る。このため振動型流量計で
は今まで測定誤差が大きく測定不可能であった低流量ま
で精度良く測定することが出来、流量測定レンジが大幅
に広がる振動型流量計が得られる。

【００２３】図２は、本発明の他の実施例の要部構成説
明図である。本実施例においては、第１振動型流量計本
体３１を、測定流路２２に設け、バイパス流路２３に、
ポンプ３２を設けると共に第２振動型流量計本体３３が
設けられたものである。

【００２４】３４は、第１振動型流量計本体３１の測定
信号に基づき、測定流路２２の流量がストローハル数一
定の流量より小さくなった事を検知し、ポンプ３２を駆
動し、測定流路２２の流量をストローハル数一定の流量
とすると共に、第１振動型流量計本体３１の測定流量か
ら、第２振動型流量計本体３３の測定流量を差し引い
て、測定流路２２の実流量を求める演算処理回路であ
る。

【００２５】なお、ポンプ３２が、駆動時に、バイパス
流路２３の流量をストローハル数一定の流量を確保出来
るようにバイパス流路２３の管直径等が構成されてい
る。

【００２６】以上の構成において、第１振動型流量計本
体３１で測定流路２２の流量を測定する。演算処理回路
３４で、第１振動型流量計本体３１の測定信号に基づ
き、測定流路２２の流量がストローハル数一定の流量よ
り小さくなった事を検知し、ポンプ３２を駆動し、測定
流路２２の流量をストローハル数一定の流量とする。

【００２７】ポンプ３２の駆動により、バイパス流ａの
ような流れが生じる。測定流路２２中の流量が、ストロ
ーハル数一定である流量範囲の時は、バイパス流路２３
に流体は流れ込まない。この流量範囲はあらかじめ実験
によって求めておき、（１）式を用いることにより周波
数範囲に置き換える。第１振動型流量計本体３１内での
流体振動周波数を測定することでストローハル数一定値
である流量範囲であるかどうかの判断を行うことが出来
る。

【００２８】結局、第１振動型流量計３１の中には、測
定流路２２の実際の流量とバイパス流路２３内の流量が
足し合わされた流量が流れることになる。演算処理回路
２７で、第１振動型流量計本体３１の測定流量からポン
プ３２の流量を差し引いて、測定流路２２の実流量を求
める。

【００２９】この結果、本発明によれば、測定流路２２
にバイパス流路２３が付加され、それらの流路２３中の
流量をポンプ３２によりアクティブに制御することによ
り、第１振動型流量計本体３１内を通過する流量を、振
動型流量計の精度が保証されるストローハル数一定の流
量範囲にすることが出来る。

【００３０】このため振動型流量計では今まで測定誤差
が大きく測定不可能であった低流量まで精度良く測定す
ることが出来、流量測定レンジが大幅に広がる振動型流
量計が得られる。更に、第２振動型流量計本体３３が設
けられたので、ポンプ３２は流量精度の低いものでも利
用することができ、コストダウンが図れる。

【００３１】なお、 （１） バイパス流路２３のポンプ２６、３２を順逆両
方流せるものを使用し、バイパス流路２３中の振動型流
量計３３を順逆両方の流速が測定できるものにしておく
ことにより、測定流路中の流量が振動型流量計３１単体
での流量レンジをオーバーしたとき、バイパス流路２３
にもバイパス流を流し、高流速側の測定レンジを広げる
ことができ、低流速、高流速両方の測定レンジを広げる
ことができる。

【００３２】（２） 測定流路２２中の振動型流量計２
１，３１の上下流に弁を設けることにより、その振動型
流量計２１，３１が故障したとき、弁を閉め、バイパス
流路２３に流れを流すことにより、流れをストップさせ
ることなく振動型流量計２１，３１の修理、交換ができ
る。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、 （１）流体振動を利用して流量を測定する振動型流量計
において、測定流路に設けられた振動型流量計本体と、
測定流路に両端が接続され該振動型流量計本体の上流側
と下流側とを連通するバイパス流路と、該バイパス流路
に設けられた定流量ポンプと、前記振動型流量計本体の
測定信号に基づき前記測定流路の流量がストローハル数
一定の流量より小さくなった事を検知し前記定流量ポン
プを駆動し前記測定流路の流量をストローハル数一定の
流量とすると共に前記振動型流量計本体の測定流量から
前記定流量ポンプの流量を差し引いて前記測定流路の実
流量を求める演算処理回路とを具備したことを特徴とす
る振動型流量計。 （２）流体振動を利用して流量を測定する振動型流量計
において、測定流路に設けられた第１振動型流量計本体
と、測定流路に両端が接続され該振動型流量計本体の上
流側と下流側とを連通するバイパス流路と、該バイパス
流路に設けられ駆動時に該バイパス流路の流量をストロ
ーハル数一定の流量を確保するポンプと、前記バイパス
流路に設けられた第２振動型流量計本体と、前記第１振
動型流量計本体の測定信号に基づき前記測定流路の流量
がストローハル数一定の流量より小さくなった事を検知
し前記ポンプを駆動し前記測定流路の流量をストローハ
ル数一定の流量とすると共に前記第１振動型流量計本体
の測定流量から前記第２振動型流量計本体の測定流量を
差し引いて前記測定流路の実流量を求める演算処理回路
とを具備したことを特徴とする振動型流量計。を構成し
た。

【００３４】この結果、請求項１の発明によれば、測定
流路にバイパス流路が付加され、それらの流路中の流量
を定流量ポンプによりアクティブに制御することによ
り、振動型流量計本体内を通過する流量を、振動型流量
計の精度が保証されるストローハル数一定の流量範囲に
することが出来る。

【００３５】このため振動型流量計では今まで測定誤差
が大きく測定不可能であった低流量まで精度良く測定す
ることが出来、流量測定レンジが大幅に広がる振動型流
量計が得られる。

【００３６】請求項２の発明によれば、測定流路にバイ
パス流路が付加され、それらの流路中の流量をポンプに
よりアクティブに制御することにより、第１振動型流量
計本体内を通過する流量を、振動型流量計の精度が保証
されるストローハル数一定の流量範囲にすることが出来
る。

【００３７】このため振動型流量計では今まで測定誤差
が大きく測定不可能であった低流量まで精度良く測定す
ることが出来、流量測定レンジが大幅に広がる振動型流
量計が得られる。更に、第２振動型流量計本体が設けら
れたので、ポンプは流量精度の低いものでも利用するこ
とができ、コストダウンが図れる。

【００３８】従って、本発明によれば、低流速でのスト
ローハル数の変化の影響をなくし、低流量まで流量測定
可能レンジ幅が拡大し得る振動型流量計を実現すること
が出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の要部構成説明図である。

【図２】本発明の他の実施例の要部構成説明図である。

【図３】従来より一般に使用されている従来例の構成説
明図である。

【図４】図３の動作説明図である。

【符号の説明】

１１…管路 １２…渦発生体 １３…圧力測定孔 １４…圧力測定孔 １５…導圧管 １６…導圧管 １７…圧力センサ １８…信号処理回路 １９…カルマン渦 ２１…振動型流量計本体 ２２…測定流路 ２３…バイパス流路 ２４…上流側 ２５…下流側 ２６…定流量ポンプ ２７…演算処理回路 ３１…第１振動型流量計本体 ３２…ポンプ ３３…第２振動型流量計本体 ３４…演算処理回路

フロントページの続き (72)発明者 御厨 健太 東京都武蔵野市中町２丁目９番32号 横河 電機株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】流体振動を利用して流量を測定する振動型
   流量計において、 測定流路に設けられた振動型流量計本体と、 測定流路に両端が接続され該振動型流量計本体の上流側
   と下流側とを連通するバイパス流路と、 該バイパス流路に設けられた定流量ポンプと、 前記振動型流量計本体の測定信号に基づき前記測定流路
   の流量がストローハル数一定の流量より小さくなった事
   を検知し前記定流量ポンプを駆動し前記測定流路の流量
   をストローハル数一定の流量とすると共に前記振動型流
   量計本体の測定流量から前記定流量ポンプの流量を差し
   引いて前記測定流路の実流量を求める演算処理回路とを
   具備したことを特徴とする振動型流量計。
2. 【請求項２】流体振動を利用して流量を測定する振動型
   流量計において、 測定流路に設けられた第１振動型流量計本体と、 測定流路に両端が接続され該振動型流量計本体の上流側
   と下流側とを連通するバイパス流路と、 該バイパス流路に設けられ駆動時に該バイパス流路の流
   量をストローハル数一定の流量を確保するポンプと、 前記バイパス流路に設けられた第２振動型流量計本体
   と、 前記第１振動型流量計本体の測定信号に基づき前記測定
   流路の流量がストローハル数一定の流量より小さくなっ
   た事を検知し前記ポンプを駆動し前記測定流路の流量を
   ストローハル数一定の流量とすると共に前記第１振動型
   流量計本体の測定流量から前記第２振動型流量計本体の
   測定流量を差し引いて前記測定流路の実流量を求める演
   算処理回路とを具備したことを特徴とする振動型流量
   計。