JPH10281840A - 多相流流量計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 混合物の各成分の流速に差が有る場合であっ
ても、混合物体の不均一分布に基づく測定誤差を防止出
来、各成分別の流量を求める事が出来る多相流流量計を
提供するにある。 【解決手段】 多孔板電極による上流，下流体積割合測
定センサを用い、更に、上流，下流体積割合測定センサ
を分割して、分割部分での混合物の移動速度を求め、混
合物の各成分の流速に差が有る場合でも、２成分の混合
物の各成分の移動量（流量）を求めることができる。更
に、差圧計を用いることにより、３成分の混合物の各成
分の移動量（流量）も求めることができる多相流流量計
である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、混合物の各成分の
流速に差が有る場合であっても、混合物体の不均一分布
に基づく測定誤差を防止出来、各成分別の流量を求める
事が出来る多相流流量計に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１０は、従来より一般に使用されてい
る従来例の要部構成説明図で、例えば、特開昭６３−５
２０１５号公報に示されている。

【０００３】図において、１は、測定流体２が流れる測
定管路である。３は、測定管路１に設けられたベンチュ
リ管である。４は、ベンチュリ管の入り口５と頚部６と
の間に設けられた差圧計である。７は、ベンチュリ管の
頚部６の後半に設けられたコンデンサである。

【０００４】８は、コンデンサ７に接続されたキャパシ
タンス測定装置である。９は、差圧計４の検出信号ΔＰ
とキャパシタンス測定装置８の検出信号ρから質量流量
Ｍを求める評価装置である。１１は、評価装置９の結果
を表示する指示計である。

【０００５】以上の構成において、測定流体２は、混合
物の場合、局部的に著しく変動する。しかし、ベンチュ
リ管３の頚部６の後半位置では、測定流体２は加速され
均一な流れが生ずる。

【０００６】そこで、頚部６の後半位置にコンデンサ７
を配置して、測定流体２の密度ρを測定し、評価装置９
で、差圧計４の検出信号ΔＰとキャパシタンス測定装置
８の検出信号ρから質量流量Ｍを求める。

【０００７】この結果、ベンチュリー管の最も径が小さ
な部分の頚部６で、各相の体積割合を測定することによ
り、各成分が均質に混ざった状態で測定出来、混合物の
分布に影響されない。従って、不均一な測定流体２の質
量流量Ｍを、正確且つ高い信頼性を以て求める事ができ
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】この様な装置において
は、ベンチュリー管の最も径が小さな部分で各相の体積
割合を測定することにより、各成分が均質に混ざった状
態で、混合物の分布に影響されないとしている。

【０００９】しかしながら、流速や各成分の体積割合の
広い範囲に渡って均質に混合することは困難であり、ど
うしても混合物の分布に影響されてしまい、体積割合が
精度良く測定できず、その結果、各成分の流量も大きな
誤差を持ったものとなる。本発明は、この問題点を解決
するものである。

【００１０】本発明の目的は、混合物の各成分の流速に
差が有る場合であっても、混合物体の不均一分布に基づ
く測定誤差を防止出来、各成分別の流量を求める事が出
来る多相流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）第１容量電極と第２容量電極とを使用して静電容
量測定により測定流体の複数の物質の流量を各成分別に
検出する多相流流量計において、測定流体が流れる測定
管路と、前記測定管路の中心軸に平行であって互いに平
行に前記測定管路に設けられ前記測定管路を所定個数の
筒状体に分割する所定個数の絶縁板と、前記筒状体の上
流側に前記測定管路の測定流体の流れ方向に設けられ前
記測定流体の静電容量を検知する第１の第１容量電極と
第１の第２容量電極と、前記筒状体の下流側に前記測定
管路の測定流体の流れ方向に設けられ前記測定流体の静
電容量を検知する第２の第１容量電極と第２の第２容量
電極と、前記第１容量電極と前記第２容量電極間の静電
容量を測定する静電容量測定回路と、該静電容量測定回
路の測定値から前記測定流体の混合物の体積割合を演算
し前記第１の第１容量電極と第１の第２容量電極間と前
記第２の第１容量電極と第２の第２容量電極間での混合
物の体積割合の変動の相関から前記測定流体の移動速度
を演算して各混合物の流量を演算する演算回路とを具備
したことを特徴とする多相流流量計。 （２）第１容量電極と第２容量電極とを使用して静電容
量測定により測定流体の複数の物質の流量を各成分別に
検出する多相流流量計において、測定流体が流れる測定
管路と、前記測定管路の中心軸に同心円状であって互い
に同心円に設けられ前記測定管路を所定個数の同心円筒
体或いは円柱体に分割する所定個数の絶縁円筒と、前記
同心円筒体或いは円柱体の上流側に前記測定管路の測定
流体の流れ方向に設けられ前記測定流体の静電容量を検
知する第１の第１容量電極と第１の第２容量電極と、前
記同心円筒体或いは円柱体の下流側に前記測定管路の測
定流体の流れ方向に設けられ前記測定流体の静電容量を
検知する第２の第１容量電極と第２の第２容量電極と、
前記第１容量電極と前記第２容量電極間の静電容量を測
定する静電容量測定回路と、該静電容量測定回路の測定
値から前記測定流体の混合物の体積割合を演算し前記第
１の第１容量電極と第１の第２容量電極間と前記第２の
第１容量電極と第２の第２容量電極間での混合物の体積
割合の変動の相関から前記測定流体の移動速度を演算し
て各混合物の流量を演算する演算回路とを具備したこと
を特徴とする多相流流量計。 （３）一端が前記筒状体の上流の前記測定管路に開口す
る上流導圧管と、一端が前記筒状体の下流の前記測定管
路に開口する下流導圧管と、前記上流導圧管の他端と前
記下流導圧管の他端とがそれぞれ接続される差圧計とを
具備したことを特徴とする請求項１記載の多相流流量
計。 （４）一端が前記円筒体の上流の前記測定管路に開口す
る上流導圧管と、一端が前記円筒体の下流の前記測定管
路に開口する下流導圧管と、前記上流導圧管の他端と前
記下流導圧管の他端とがそれぞれ接続される差圧計とを
具備したことを特徴とする請求項２記載の多相流流量
計。 （５）装置が配置された部分の測定流体の絶対圧力を測
定する絶対圧力計と、装置が配置された部分の測定流体
の温度を測定する温度計とを具備したことを特徴とする
請求項１又は請求項３記載の多相流流量計。 （６）装置が配置された部分の測定流体の絶対圧力を測
定する絶対圧力計と、装置が配置された部分の測定流体
の温度を測定する温度計とを具備したことを特徴とする
請求項２又は請求項４記載の多相流流量計。を構成した
ものである。

【００１２】

【作用】以上の構成において、第１容量電極と第２容量
電極に交流電圧を加えて静電容量測定を行う。

【００１３】貫通孔の一つ一つの中を測定流体が流れ
る。この時、一つの貫通孔の中では、第１容量電極と第
２容量電極の組ができて、第１容量電極と第２容量電極
との間に電気力線が通り、その間の混合物の誘電率に比
例した静電容量が測定される。

【００１４】多数の貫通孔を持つ電極全体としては、そ
れらの和の静電容量値が出力されることとなる。この誘
電率を用いることにより、２成分からなる混合物中の各
成分の体積割合を計算することができる。

【００１５】而して、上流体積割合センサと下流体積割
合センサでの混合物の体積割合の変動の相関から，測定
流体の移動速度を演算回路により演算して、各混合物の
流量を演算する。以下、実施例に基づき詳細に説明す
る。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の一実施例の要部
構成説明図で、図２は図１のＡーＡ断面図である。図に
おいて、

【００１７】１１は、測定流体１２が流れる測定管路で
ある。２１は、測定流体１２の流れに面して、測定管路
１１内に設けられた平板状の第１の第１容量電極であ
る。２２，２３は、第１の第１容量電極２１の両面にそ
れぞれ一面が接する平板状の第１，第２絶縁板である。

【００１８】２４，２５は、第１，第２絶縁板２２，２
３の他面にそれぞれ一面が接する平板状の第１，第２ガ
ード電極である。２６，２７は、第１，第２ガード電極
２４，２５の他面に、それぞれ一面が接する平板状の第
３，第４絶縁板である。

【００１９】２８，２９は、第３，第４絶縁板２６，２
７の他面に、それぞれ一面が接する平板状の第１，第２
の第２容量電極である。３１は、第１，第２の第２容量
電極２８、２９の他面に垂直に、第１，第２の第２容量
電極２８，２９と、第３，第４絶縁板２６，２７と、第
１，第２ガード電極２４，２５と、第１，第２絶縁板２
２，２３と、第１の第１容量電極２１とを貫通して設け
られた複数の第１貫通孔である。

【００２０】而して、第１の第１容量電極２１と、第
１，第２絶縁板２２，２３と、第１，第２ガード電極２
４，２５と、第３，第４絶縁板２６，２７と、第１，第
２の第２容量電極２８，２９と第１貫通孔３１とにより
上流体積割合センサ２０が構成される。

【００２１】４１は、上流体積割合センサ２０より所定
距離下流側であって、測定流体１２の流れに面して、測
定管路１１内に設けられた、平板状の第２の第１容量電
極である。４２，４３は、第２の第１容量電極４１の両
面に、それぞれ一面が接する平板状の第５，第６絶縁板
である。

【００２２】４４，４５は、第５，第６絶縁板４２，４
３の他面に、それぞれ一面が接する平板状の第３，第４
ガード電極である。４６，４７は、第３，第４ガード電
極４４，４５の他面に、それぞれ一面が接する平板状の
第７，第８絶縁板である。

【００２３】４８，４９は、第７，第８絶縁板４６，４
７の他面に、それぞれ一面が接する平板状の第３，第４
の第２容量電極である。５１は、第３，第４の第２容量
電極４８，４９の他面に垂直に、第３，第４の第２容量
電極４８，４９と、第７，第８絶縁板４６，４７と、第
３，第４ガード電極４４，４５と、第５，第６絶縁板４
２，４３と、第２の第１容量電極４１とを貫通して、複
数の第１貫通孔３１にそれぞれ対応して設けられた複数
の第２貫通孔である。

【００２４】而して、第２の第１容量電極４１と、第
５，第６絶縁板４２，４３と、第３，第４ガード電極４
４，４５と、第７，第８絶縁板４６，４７と、第３，第
４の第２容量電極４８，４９と、第２貫通孔５１とによ
り、下流体積割合センサ４０が構成される。

【００２５】６０は、複数の第１貫通孔３１と、複数の
第２貫通孔５１とにそれぞれ対応して設けられ、複数の
第１貫通孔３１と複数の第２貫通孔５１とをそれぞれ連
通する複数の第３貫通孔６１を有し、上流体積割合セン
サ２０に一面が接し、他面が下流体積割合センサ４０に
接する円柱状の絶縁体である。

【００２６】即ち、複数の第１貫通孔３１と複数の第２
貫通孔５１と複数の第３貫通孔６１とは、一直線状の連
通した孔になる様に、同じ位置、同じ径の孔で構成され
ている。

【００２７】７１は、測定管路１１の軸に平行であって
互いに平行に設けられ、絶縁体６０と上流体積割合セン
サ２０と下流体積割合センサ４０とを所定個数の板状体
に分割する所定個数の絶縁板である。この場合は、３個
の絶縁板７１により、４個の板状体に分割されている。

【００２８】７２は、絶縁板７１で分割された第１容量
電極２１、４１と第２容量電極２８，２９，４８，４９
間の静電容量を、別々に個々に測定する静電容量測定回
路（図示せず）である。この場合は、絶縁板７１で分割
された第１容量電極２１、４１の１個と、絶縁板７１で
分割された第２容量電極２８，２９，４８，４９の１個
を、スイッチにより切り替えて選択して測定する静電容
量測定回路が使用されている。

【００２９】７３は、静電容量測定回路７２の測定値か
ら、測定流体１２の混合物の体積割合を演算し、上流体
積割合センサ２０と下流体積割合センサ４０とでの、混
合物の体積割合の変動の相関から測定流体１２の移動速
度を演算して、各混合物の流量を演算する演算回路（図
示せず）である。

【００３０】なお、３成分の混合物の流量を測定する場
合は、一端が上流体積割合センサ２０での圧力が測定さ
れる様に、測定管路１１に開口する上流導圧管８１と、
一端が下流体積割合センサ４０での圧力が測定される様
に、測定管路１１に開口する下流導圧管８２と、上流導
圧管８１の他端と、下流導圧管８２の他端とがそれぞれ
接続される差圧計８３とが構成される。

【００３１】しかして、差圧計８３の測定信号は、演算
回路７３に送られるように、差圧計８３と演算回路７３
とは、電気的に接続されている。

【００３２】以上の構成において、第１容量電極２１，
４１と第２容量電極２８，２９，４８，４９に交流電圧
を加えて静電容量測定を行う。

【００３３】貫通孔３１，５１の一つ一つの中を測定流
体１２が流れる。この時、一つの貫通孔３１，５１の中
では、第１容量電極２１，４１と第２容量電極２８，２
９，４８，４９の組ができて、第１容量電極２１，４１
と第２容量電極２８，２９，４８，４９との間に電気力
線が通り、その間の混合物の誘電率に比例した静電容量
が測定される。

【００３４】多数の貫通孔３１，５１を持つ電極全体と
しては、それらの和の静電容量値が出力されることとな
る。この誘電率を用いることにより、２成分からなる混
合物中の各成分の体積割合を計算することができる。

【００３５】而して、上流体積割合センサ２０と下流体
積割合センサ４０での混合物の体積割合の変動の相関か
ら，測定流体１２の移動速度を演算回路７３により演算
して、各混合物の流量を演算する。

【００３６】すなわち、上流体積割合センサ２０と下流
体積割合センサ４０の出力をみると、測定物質の混合比
率に空間的な変動があるために、この上流体積割合セン
サ２０と下流体積割合センサ４０から出力される信号の
時系列は変動するが、それら時系列信号は、二つのセン
サ間距離Lを、混合物質の移動速度uで割った、時間τだ
け、ずれることとなる。

【００３７】つまり、二つの信号の相互相関関数のピー
ク値をとることにより、ずれ時間τがわかり、それから
混合物質の移動速度を測定することができる。 u＝L/τ （１）

【００３８】水平設置にして、水、油、ガスのような密
度の違う混合物を測定する場合、図３のように断面内で
高さ方向に分割した電極を用いる。ここでは例として4
つに分割したもので説明する。

【００３９】図３に示す如く、上流の体積割合センサ２
０で、最も上にある測定部を２０ａ、その下を２０ｂ、
その下を２０ｃ、最も下にあるものを２０ｄとする。下
流の体積割合センサ４０で、最も上にある測定部を４０
ａ、その下を４０ｂ、その下を４０ｃ、最も下にあるも
のを４０ｄとする。

【００４０】最も上にある上流の体積割合センサ２０ａ
で、測定される静電容量の時間変動と、その下流の体積
割合センサ４０ａで測定される静電容量の時間変動の相
関から、密度の小さな物質の移動速度を求めることがで
きる。

【００４１】また、最も下にある上流の体積割合センサ
２０ｄと、その下流の体積割合センサ４０ｄの組による
相関測定で、密度の大きな成分の移動速度を測定するこ
とができる。

【００４２】このことは、密度が小さい成分と、密度が
大きい成分の流速を分けて測定することができることと
なる。これは、気液多相流の場合の、気相と液相の速度
スリップが存在するときに有効となる。

【００４３】水とガスの混合物の場合、断面内垂直上側
にあるセンサ２０ａと４０ａの、出力信号の相互相関関
数のピーク値から求められるずれ時間τupperより、ガ
スの流速u_Gを求めることができる。 u_G = L / τupper （２）

【００４４】また、断面内垂直下側のセンサ２０ｄと４
０ｄの出力信号の、相互相関関数のピーク値から求めら
れるずれ時間τlowerより、水の流速u_Wを求めることが
できる。 u_W = L / τlower （３）

【００４５】体積割合センサ２０，４０は、二成分の混
合物の場合、直接各相の体積分率を求めることができ
る。従って、それから求められる水の体積分率H_Wと管路
断面積Aと式（３）から求められる水の速度（流速）u_W
を掛けることにより、水の流量 Q_W を求めることができ
る。

【００４６】ガスの流量 Q_G も、ガスの体積分率H_Gと管
路断面積と式（２）から求められるガスの移動速度u_Gを
掛けることにより求めることができる。つまり、 Q_W = H_W×A×u_W （４） Q_G = H_G×A×u_G （５） となる。

【００４７】ここで各相の体積分率の関係は以下のよう
になる。 H_W + H_G = 1 （６）

【００４８】３成分の混合物の場合は、差圧センサ８３
からの出力を、もう一つの測定値として用いる。物質が
各穴を通過することにより、流体と壁との接触面積が増
加して、圧力損失が大きくなったり、通過断面積が小さ
くなるため、流速が増加することにより静圧の減少が生
じる。

【００４９】この差圧は、混合物質の移動速度と密度の
関数となるため、密度は以下のように表すことができ
る。 ρ = F(Δp、u_W、u_P、u_G) （７）

【００５０】ここで、Fは関数であり、校正により事前
に求めておくことができる。また、ρは混合物の平均密
度であり、以下の式で表すことができる。 ρ = H_W×ρ_W + H_P×ρ_P + H_G×ρ_G （８）

【００５１】ここで各相の体積割合の関係は以下のよう
になる。 H_W + H_P + H_G = 1 （９）

【００５２】各相の流速を求める手法を示す。最も密度
が小さいガスの流速は上述したのと同様に、体積割合セ
ンサ２０ａと４０ａの出力信号の、相互相関関数のピー
ク値から求められる、ずれ時間τupperより求める。

【００５３】最も密度の大きい水も上述したのと同様
に、体積割合センサ２０ｄと４０ｄの出力信号の、相互
相関関数のピーク値から求められる、ずれ時間τlower
より求める。

【００５４】油の流速u_Pは、断面内垂直中程にある、体
積割合センサ２０ｂと４０Ｂの出力、あるいは、体積割
合センサ２０ｃと４０ｃの出力から同様の方法で求めて
も良いが、水と油は密度が近いため流速を同じとして考
えても良い。

【００５５】つまり、以下のようになる。 u_W = u_P （１０） よって、式（７）は以下のようになる。 ρ = F(Δp、u_W、u_G) （１１）

【００５６】断面内垂直方向の、上部と下部の体積割合
センサの出力の相互相関関数のピーク値から、水の流速
u_Wとガスの流速u_Gを求め、式（１１）を用いて差圧Δp
から混合物の平均密度ρを求めることができる。

【００５７】また、体積割合センサは、３種類の混合物
の場合、例としては、水と油とガスのような場合、測定
される静電容量値は、以下のような関係式であるため、
それと他の測定値から、各相の体積分率を求めることが
できる。 C = H_W×K_W×ε_W + H_P×K_P×ε_P + H_G×K_G×ε_G （１２） ここで、Cは静電容量、Kは定数で、εは誘電率である。

【００５８】よって、平均密度ρと静電容量Cが各相の
体積分率の関数になっていることと、式（９）を用いる
ことにより、それらの式を連立させて、各相の体積分率
を求めることができる。

【００５９】これらより、各相の流速と体積分率が、分
かることとなるので、３種類の成分が混合した場合にお
ける、各成分の移動量（流量）を求めることができる。 Q_W = H_W×A×u_W （１３） Q_P = H_P×A×u_P （１４） Q_G = H_G×A×u_G （１５）

【００６０】絶対圧センサ、温度センサからの出力を用
いて、測定点で標準状態でなくても、物性値表を用いる
ことにより混合物の各成分の密度や静電容量などの物性
値を補正して、標準状態での流量に換算することができ
る。

【００６１】従来の技術では、測定管路１１全体で一つ
の静電容量電極の組であったが、本発明では、複数組あ
るため細分化した測定ができる。さらに、一つの静電容
量電極の組が小さくなるため、流れ方向に小さくでき、
流れ方向の測定分解能も向上する。

【００６２】この結果、 （１）多成分混合系の流量測定において、各成分の速度
差がある場合であっても、多孔板電極による上流，下流
体積割合測定センサ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，
４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄを用いて、移動速度を
求めることができ、２成分の混合物の各成分の移動量
（流量）を求めることが出来る。さらに差圧計８３を用
いることにより、３成分の混合物の各成分の移動量（流
量）も求めることが出来る多相流流量計が得られる。

【００６３】（２）従来の技術では管路全体で一つの静
電容量電極の組が構成されるが、本発明では、複数の静
電容量電極の組が構成されるため、細分化した測定がで
き、さらに一つの静電容量電極の組が小さくなるため、
流れ方向に小さくすることができ、流れ方向の測定分解
能も向上する多相流流量計が得られる。

【００６４】（３）測定単位を細分化することにより、
測定管路１１内を移動する、複数の物質が混合した対象
の静電容量を測定することにより、物質の不均一分布に
影響されることなく、物質の体積割合を求めることがで
きる多相流流量計が得られる。

【００６５】図４は本発明の他の実施例の要部構成説明
図、図５は図４のＢーＢ断面図である。

【００６６】本実施例においては、測定管路１１の中心
軸に同心円状であって互いに同心円に設けられ、絶縁体
６０と上流体積割合センサ２０と下流体積割合センサ４
０とを、所定個数の同心円筒体に分割する、所定個数の
絶縁円筒７５が設けられた多相流流量計を構成したもの
である。

【００６７】この場合は、３個の絶縁円筒７５により、
４個の同心円筒に分割されている。７６は、電極２１，
２４，２５，２８，２９，４１，４４，４５，４８，４
９の入出力端子である。

【００６８】この実施例は、測定流体１２が、垂直上昇
あるいは下降流れで、即ち、測定管路１１の中心軸が鉛
直方向を向く状態で、混合物の各成分の分布が、測定管
路１１中心と測定管路外側に分かれて流れる測定流体１
２に対して、好適な多相流流量計が得られる。

【００６９】図６は本発明の他の実施例の要部構成説明
図、図７は図６の側面図である。本実施例においては、
貫通孔３１，５１，６１を設ける事無く、測定管路１１
の中心軸に平行に、且つ、互いに平行な絶縁板７７で、
測定管路１１を直接に分割し、複数の筒状体７８を構成
するようにしたものである。この場合は、３個の絶縁板
７７で、４個の筒状体７８ａ，７８ｂ，７８ｃ，７８ｄ
が構成されている。

【００７０】而して、上流体積割合センサは、各筒状体
７８毎に、各筒状体７８の筒壁の上流側の筒壁周面に沿
ってリング状に構成されている。この場合は、４個のリ
ング状の上流体積割合センサ２０ｅ，２０ｆ，２０ｇ，
２０ｈが設けられている。

【００７１】下流体積割合センサは、各筒状体７８毎
に、各筒状体７８の筒壁の下流側の筒壁周面に沿ってリ
ング状に構成されている。この場合は、４個のリング状
の下流体積割合センサ４０ｅ，４０ｆ，４０ｇ，４０ｈ
が設けられている。このような実施例では構成が簡単に
なり、安価な多相流流量計が得られる。

【００７２】図８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、貫通孔３１，５１，６
１を設ける事無く、測定管路１１を直接に、測定管路１
１の中心軸を中心に、且つ、互いに同心円をなす絶縁円
筒７９で分割し、同心円筒あるいは円柱８０を構成する
ようにしたものである。

【００７３】この場合は、３個の絶縁円筒７９で、４個
の同心円筒体あるいは円柱体８０ａ，８０ｂ，８０ｃ，
８０ｄが構成されている。

【００７４】而して、上流体積割合センサは、各円筒体
８０毎に、各円筒体８０の筒壁の上流側の筒壁周面に沿
ってリング状に構成されている。この場合は、４個のリ
ング状の上流体積割合センサ２０ｉ，２０ｊ，２０ｋ，
２０ｌが設けられている。

【００７５】下流体積割合センサは、各円筒体８０毎
に、各円筒体８０の筒壁の下流側の筒壁周面に沿ってリ
ング状に構成されている。この場合は、４個のリング状
の下流体積割合センサ４０ｉ，４０ｊ，４０ｋ，４０ｌ
が設けられている。このような実施例では構成が簡単に
なり、安価な多相流流量計が得られる。

【００７６】なお、前述の実施例においては、第１容量
電極２１，４１の両側に第２容量電極２８，２９，４
８，４９があると説明したが、これに限ることはなく、
例えば、第１容量電極の片側に第２容量電極が有っても
良い。要するに、第１容量電極と第２容量電極の一対
が、上流，下流体積割合センサ毎に１組以上有れば良
い。

【００７７】なお、測定流体１２に、第１容量電極２
１，４１と第２容量電極２８，２９，４８，４９とガー
ド電極２４，２５，４４，４５が腐食されないように、
第１容量電極２１，４１と第２容量電極２８，２９，４
８，４９とガード電極２４，２５，４４，４５とにそれ
ぞれ設けられた耐腐食性のコーティング体８４（図示せ
ず）が設けられても良いことは勿論である。

【００７８】また、各貫通孔３１，５１，６１の大きさ
は、混合物質やそれに含まれる不純物が詰まらない程度
の大きさであればよく、全て同一の大きさである必要は
ない。貫通孔３１，５１，６１の配置も測定対象によっ
て変えても良い。

【００７９】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の請
求項１によれば、 （１）多成分混合系の流量測定において、各成分の速度
差がある場合であっても、多孔板電極による上流，下流
体積割合測定センサを用いて、移動速度を求めることが
でき、２成分の混合物の各成分の移動量（流量）を求め
ることができる。更に、差圧計を用いることにより、３
成分の混合物の各成分の移動量（流量）も求めることが
できる多相流流量計が得られる。

【００８０】（２）従来の技術では管路全体で一つの静
電容量電極の組が構成されるが、本発明では、複数の静
電容量電極の組が構成されるため、細分化した測定がで
き、さらに一つの静電容量電極の組が小さくなるため、
流れ方向に小さくすることができ、流れ方向の測定分解
能も向上する多相流流量計が得られる。

【００８１】（３）測定単位を細分化することにより、
測定管路内を移動する複数の物質が混合した対象の静電
容量を測定することにより、物質の不均一分布に影響さ
れることなく、物質の流量を求めることができる多相流
流量計が得られる。

【００８２】本発明の請求項２によれば、測定流体が、
垂直上昇あるいは下降流れで、混合物の各成分の分布が
測定管路中心と測定管路外側に分かれて流れる場合に好
適な多相流流量計が得られる。

【００８３】本発明の請求項３によれば、３成分の混合
物の各成分の移動量（流量）も求めることができる多相
流流量計が得られる。

【００８４】本発明の請求項４によれば、３成分の混合
物の各成分の移動量（流量）も求めることができる多相
流流量計が得られる。

【００８５】本発明の請求項５によれば、測定流体の環
境条件等の状況が変化した時でも精度良く測定すること
が出来る多相流流量計が得られる。また、混合物の各成
分の密度や静電容量などの物性値を補正して、標準状態
での流量に換算することができ、標準状態での流量を容
易に求めることができる多相流流量計が得られる。

【００８６】本発明の請求項６によれば、測定流体の環
境条件等の状況が変化した時でも精度良く測定すること
が出来る多相流流量計が得られる。また、混合物の各成
分の密度や静電容量などの物性値を補正して、標準状態
での流量に換算することができ、標準状態での流量を容
易に求めることができる多相流流量計が得られる。

【００８７】従って、本発明によれば、混合物の各成分
の流速に差が有る場合であっても、混合物体の不均一分
布に基づく測定誤差を防止出来、各成分別の流量を求め
る事が出来る多相流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構成説明図である。

【図２】図１のＡ−Ａ断面説明図である。

【図３】図１の動作説明図である。

【図４】本発明の他の実施例の要部構成説明図である。

【図５】図４のＢ−Ｂ断面説明図である。

【図６】本発明の他の実施例の要部構成説明図である。

【図７】図６の側面図である。

【図８】本発明の他の実施例の要部構成説明図である。

【図９】図８のＣ−Ｃ断面説明図である。

【図１０】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。

【符号の説明】

１１ 測定管路 １２ 測定流体 ２０ 上流体積割合センサ ２０ａ〜２０ｌ 上流体積割合センサ ２１ 第１の第１容量電極 ２２ 第１絶縁板 ２３ 第２絶縁板 ２４ 第１ガード電極 ２５ 第２ガード電極 ２６ 第３絶縁板 ２７ 第４絶縁板 ２８ 第１の第２容量電極 ２９ 第２の第２容量電極 ３１ 第１貫通孔 ４０ 下流体積割合センサ ４０ａ〜４０ｌ 下流体積割合センサ ４１ 第２の第１容量電極 ４２ 第５絶縁板 ４３ 第６絶縁板 ４４ 第３ガード電極 ４５ 第４ガード電極 ４６ 第７絶縁板 ４７ 第８絶縁板 ４８ 第３の第２容量電極 ４９ 第４の第２容量電極 ５１ 第２貫通孔 ６０ 絶縁体 ６１ 第３貫通孔 ７１ 絶縁板 ７２ 静電容量測定回路 ７３ 演算回路 ７４ 絶縁板 ７５ 絶縁円筒 ７６ 入出力端子 ７７ 絶縁板 ７８ 筒状体 ７８ａ〜７８ｄ 筒状体 ７９ 絶縁円筒 ８０ 同心円筒体 ８０ａ〜８０ｄ 円筒体 ８１ 上流導圧管 ８２ 下流導圧管 ８３ 差圧計 ８４ コーティング体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 000006507 横河電機株式会社 東京都武蔵野市中町２丁目９番32号 (72)発明者 笛木 学 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 (72)発明者 山崎 大輔 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 (72)発明者 春山 周一 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 (72)発明者 田中 仁章 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 (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１容量電極と第２容量電極とを使用して
   静電容量測定により測定流体の複数の物質の流量を各成
   分別に検出する多相流流量計において、 測定流体が流れる測定管路と、 前記測定管路の中心軸に平行であって互いに平行に前記
   測定管路に設けられ前記測定管路を所定個数の筒状体に
   分割する所定個数の絶縁板と、 前記筒状体の上流側に前記測定管路の測定流体の流れ方
   向に設けられ前記測定流体の静電容量を検知する第１の
   第１容量電極と第１の第２容量電極と、 前記筒状体の下流側に前記測定管路の測定流体の流れ方
   向に設けられ前記測定流体の静電容量を検知する第２の
   第１容量電極と第２の第２容量電極と、 前記第１容量電極と前記第２容量電極間の静電容量を測
   定する静電容量測定回路と、 該静電容量測定回路の測定値から前記測定流体の混合物
   の体積割合を演算し前記第１の第１容量電極と第１の第
   ２容量電極間と前記第２の第１容量電極と第２の第２容
   量電極間での混合物の体積割合の変動の相関から前記測
   定流体の移動速度を演算して各混合物の流量を演算する
   演算回路とを具備したことを特徴とする多相流流量計。
2. 【請求項２】第１容量電極と第２容量電極とを使用して
   静電容量測定により測定流体の複数の物質の流量を各成
   分別に検出する多相流流量計において、 測定流体が流れる測定管路と、 前記測定管路の中心軸に同心円状であって互いに同心円
   に設けられ前記測定管路を所定個数の同心円筒体或いは
   円柱体に分割する所定個数の絶縁円筒と、 前記同心円筒体或いは円柱体の上流側に前記測定管路の
   測定流体の流れ方向に設けられ前記測定流体の静電容量
   を検知する第１の第１容量電極と第１の第２容量電極
   と、 前記同心円筒体或いは円柱体の下流側に前記測定管路の
   測定流体の流れ方向に設けられ前記測定流体の静電容量
   を検知する第２の第１容量電極と第２の第２容量電極
   と、 前記第１容量電極と前記第２容量電極間の静電容量を測
   定する静電容量測定回路と、 該静電容量測定回路の測定値から前記測定流体の混合物
   の体積割合を演算し前記第１の第１容量電極と第１の第
   ２容量電極間と前記第２の第１容量電極と第２の第２容
   量電極間での混合物の体積割合の変動の相関から前記測
   定流体の移動速度を演算して各混合物の流量を演算する
   演算回路とを具備したことを特徴とする多相流流量計。
3. 【請求項３】一端が前記筒状体の上流の前記測定管路に
   開口する上流導圧管と、 一端が前記筒状体の下流の前記測定管路に開口する下流
   導圧管と、 前記上流導圧管の他端と前記下流導圧管の他端とがそれ
   ぞれ接続される差圧計とを具備したことを特徴とする請
   求項１記載の多相流流量計。
4. 【請求項４】一端が前記円筒体の上流の前記測定管路に
   開口する上流導圧管と、 一端が前記円筒体の下流の前記測定管路に開口する下流
   導圧管と、 前記上流導圧管の他端と前記下流導圧管の他端とがそれ
   ぞれ接続される差圧計とを具備したことを特徴とする請
   求項２記載の多相流流量計。
5. 【請求項５】装置が配置された部分の測定流体の絶対圧
   力を測定する絶対圧力計と、 装置が配置された部分の測定流体の温度を測定する温度
   計とを具備したことを特徴とする請求項１又は請求項３
   記載の多相流流量計。
6. 【請求項６】装置が配置された部分の測定流体の絶対圧
   力を測定する絶対圧力計と、 装置が配置された部分の測定流体の温度を測定する温度
   計とを具備したことを特徴とする請求項２又は請求項４
   記載の多相流流量計。