JPH11132806A - 液体誘電体流量計 - Google Patents

液体誘電体流量計

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JPH11132806A
JPH11132806A JP29529597A JP29529597A JPH11132806A JP H11132806 A JPH11132806 A JP H11132806A JP 29529597 A JP29529597 A JP 29529597A JP 29529597 A JP29529597 A JP 29529597A JP H11132806 A JPH11132806 A JP H11132806A
Authority
JP
Japan
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measurement
upstream
charge
electrode
pipe
Prior art date
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Application number
JP29529597A
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English (en)
Inventor
Ichizo Ito
一造 伊藤
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Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
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Publication date
Application filed by Yokogawa Electric Corp filed Critical Yokogawa Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 上流側の状態の影響を受ける事無く、精度が
向上され、安価な液体誘電体流量計を提供するにある。 【解決手段】 液体誘電体の流量を測定する液体誘電体
流量計において、測定流体が管内を流れ絶縁材よりなる
測定管路と、この測定管路の途中に設けられ前記測定流
体に電荷を付与する電荷発生装置と、この電荷発生装置
の上流側の前記測定管路に設けられた上流側電極と、こ
の電荷発生装置の下流側の前記測定管路に設けられた下
流側電極と、前記上流側電極と前記下流側電極とに発生
した電荷を差動的に処理して流速を演算する流速演算手
段とを具備したことを特徴とする液体誘電体流量計であ
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、上流側の状態の影
響を受ける事無く、精度が向上され、安価な液体誘電体
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、例えば、書名;平成元年春季油空
圧講演会誌 P3 図6、タイトル名;油圧管路内の流
れによる帯電現象、著者;中野和夫等、 に示されてい
る。
【0003】図において、測定管路1は、測定流体FL
0が流れ、絶縁材よりなる測定管路である。電荷発生装
置2は、測定管路1の途中に設けられている。
【0004】緩和装置3は、電荷発生装置2の上流の測
定管路1に設けられ、電荷発生装置2より上流の、ポン
プや測定管路等で発生したマイナス電荷を緩和し、消滅
させる。
【0005】コンデンサ4は、電荷発生装置2に接続さ
れ、電荷発生装置2で発生した電荷が充電される。バッ
ファアンプ5は、コンデンサ4に接続され、コンデンサ
4の電荷を電圧に変換するものである。
【0006】以上の構成において、測定流体FL0が流
されると、緩和装置3において、ポンプや測定管路等で
発生したマイナス電荷を緩和し、消滅させる。そして、
電荷発生装置2で発生した発生電荷は、コンデンサ4に
充電され、その電荷をバッファアンプ5で電圧に変換
し、流速を測定する。
【0007】図4に測定流体FLoの流動帯電の様子を図
解する。測定流体FLoが固体壁Aに接する付近には、
電気2重層Bが形成される。この時、固体壁Aはプラス
電荷、また、固体壁A付近の測定流体FLo中にはマイ
ナス電荷が過剰に存在する。
【0008】測定流体FLoの内部には拡散層Cが形成
され、固体壁Aから離れるに従ってマイナス電荷の濃度
は減少する。ここで、測定流体FLoに流れが有り、固
体壁Aが接地されているとすると、プラス電荷は大地に
流れ、固体壁A付近のマイナス電荷は測定流体FLo
に運び去られる。
【0009】このプラス電荷の値は、一般に次式で表わ
せられる。 IS=2πRjAτVd[1−exp(−x/Vτ)] (1) jA ;単位長さ当たりの発生電流、 τ ;緩和時間、 Vd ;電気2重層における流速、 x ;円管の長さ、 R ;円管の径
【0010】ここで、x>>Vτとすると、IS=2π
RjAτVdとなる。Vdは、流速Vに比例することか
ら、ISを測定することにより、流速Vが求まる。
【0011】図5は、図3従来例における、発生電流I
と測定流体FLoの流速Vの関係を示したもので、縦軸
はLOG目盛りの発生電流I、横軸はLOG目盛りの測
定流体FLoの流速Vを示す。
【0012】このグラフは、例えば、書名;Chemical E
ngineering Science, 1062, Vol.17,1962、P1030 FI
G.5.、タイトル名;Development of charge in lowーcon
ductivity liquids flowing past surfaces、著者;I.K
oszman等、 に示されている
【0013】なお、流れ去る測定流体FLoは、マイナ
スの過剰電荷が多くなる。これらの、マイナスの過剰電
荷は、測定流体FLo中を伝導し、最終的には、固体壁
Aに流入して、消滅する。
【0014】
【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、測定管路1に流入する測定流体FL
oは、帯電していない事が前提となっている。すなわ
ち、図3従来例では、電荷発生装置2の直前に置かれた
緩和装置3で、上流側のポンプや測定管路等で、発生し
たマイナス電荷を緩和し、消滅させている。
【0015】しかし、実際の測定管路に設置される流量
計において、流量計に流入する測定流体FLoを無帯電
にすることは困難である。また、緩和装置3を配置する
ことは、現実的でない。このため、電荷発生装置2で発
生する電荷は、測定流体FLo中に存在するマイナスの
過剰電荷の影響を受ける。
【0016】本発明は、この問題点を、解決するもので
ある。本発明の目的は上流側の状態の影響を受ける事無
く、精度が向上され、安価な液体誘電体流量計を提供す
るにある。
【0017】
【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)液体誘電体の流量を測定する液体誘電体流量計に
おいて、測定流体が管内を流れ絶縁材よりなる測定管路
と、この測定管路の途中に設けられ前記測定流体に電荷
を付与する電荷発生装置と、この電荷発生装置の上流側
の前記測定管路に設けられた上流側電極と、この電荷発
生装置の下流側の前記測定管路に設けられた下流側電極
と、前記上流側電極と前記下流側電極とに発生した電荷
を差動的に処理して流速を演算する流速演算手段とを具
備したことを特徴とする液体誘電体流量計。 (2)前記測定管路を該測定管路の軸方向に平行な複数
の流路に細分化する集合体よりなる電荷発生装置を具備
したことを特徴とする(1)記載の液体誘電体流量計。 (3)前記測定管路を該測定管路の軸方向に平行な複数
の流路に細分化する格子形状体よりなる電荷発生装置を
具備したことを特徴とする(1)記載の液体誘電体流量
計。 (4)前記測定管路を該測定管路の軸方向に平行な複数
の小口径の円管の集合体よりなる電荷発生装置を具備し
たことを特徴とする(1)記載の液体誘電体流量計。 (5)測定管路の周面にリング状に配置された上流側電
極と下流側電極とを具備したことを特徴とする(1)又
は(2)又は(3)又は(4)記載の液体誘電体流量
計。を構成したものである。
【0018】
【作用】以上の構成において、測定管路の上流側から、
測定流体である液体誘電体が流れ込むと、上流側電極に
は、測定流体が有しているマイナスの過剰電荷が流入す
る。一方、下流側電極には、電荷発生装置によって発生
したマイナスの過剰電荷も流入する。
【0019】上流側電極に流入する電荷と、下流側電極
に流入する電荷とを、流速演算手段で演算することによ
り、流速Vが求まる。以下、実施例に基づき詳細に説明
する。
【0020】
【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、図2は図1の電気回路の説明図である。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3と相違部分のみ説明する。
【0021】電荷発生装置11は、測定管路1の途中に
設けられ、測定流体FLoに電荷を付与する装置であ
る。この場合は、電荷発生装置11は、断面が格子形状
をなし、測定管路1の軸方向に平行な複数の流路に細分
化され金属よりなる格子形状体よりなる。
【0022】上流側電極12は、電荷発生装置11の上
流側の測定管路1に設けられた電極である。下流側電極
13は、電荷発生装置11の下流側の測定管路1に設け
られた電極である。
【0023】上流側電極12と下流側電極13とは、こ
の場合は、測定流体FLoに接液し、測定管路1の周面
にリング状に配置されており、測定管路1の軸方向の長
さは、流動帯電の発生が小さく成るように、短くなって
いる。
【0024】流速演算手段14は、上流側電極12と下
流側電極13とに発生した電荷を、差動的に処理して流
速を演算する演算手段である。この場合は、図2に示す
如く、2個の入力コンデンサCOと2個のチャージコン
バータA,Bと2個の帰還コンデンサC1と2個のチャ
ージコンバータA,Bの出力を差動的に増幅する差動演
算器21とよりなる。
【0025】以上の構成において、測定管路1の上流側
から測定流体FLoである液体誘電体が流れ込むと、上
流側電極12には、測定流体FLoが有しているマイナ
スの過剰電荷が流入する。
【0026】一方、下流側電極13には、電荷発生装置
11によって発生したマイナスの過剰電荷も流入する。
上流側で発生したマイナスの過剰電荷をQ1とし、電荷
発生装置11によって発生したマイナスの過剰電荷をΔ
Qとすると、 上流側電極12に流入する電荷QB∝Q1 下流側電極13に流入する電荷QA∝Q1+ΔQ
【0027】この上流側電極12に流入する電荷Q
Bと、下流側電極13に流入する電荷QAとを、図2に示
す流速演算手段14で演算すると、 VA=QA(CO/C1) VB=QB(CO/C1) VOUT=VA−VB=(QA−QB)(CO/C1)∝ΔQ(CO/C1
【0028】ΔQは、(1)式でのIsであるので、結
局、VOUT∝ΔQ∝Is∝Vd∝Vの比例関係が得られ
る。よって、VOUTを測定することにより、流速Vが求
まる。
【0029】そして、電荷発生装置11の上流側に上流
側電極12と、下流側に下流側電極13とを設け、流速
演算手段14により、上流側電極12と下流側電極13
とに発生した電荷を、差動的に処理して流速を演算する
ようにした。
【0030】この結果、 (1)電荷発生装置11の上流側の影響を、緩和装置3
を設ける事無く、軽減出来、精度が向上された液体誘電
体流量計が得られる。 (2)緩和装置3を設ける事無く、簡単な構成により、
安価な液体誘電体流量計が得られる。
【0031】(3)また、電荷発生装置11を、測定管
路1の軸方向に平行な複数の流路に細分化する集合体と
すれば、測定流体FLoと接する固定壁Aの面積を増大
出来るので、電荷発生効率が良い。このため、低流量域
まで、安定な流量計測が出来る液体誘電体流量計が、得
られる。
【0032】(4)電荷発生装置11を、測定管路1の
軸方向に平行な複数の流路に細分化する格子形状体より
なる電荷発生装置とすれば、流速分布を乱すことなく、
組み立てが容易な板状材の組み合わせにより格子形状を
構成して、固定壁Aの面積を増大でき、組み立てが容易
で安価に出来、低流量域まで安定な流量計測が出来る液
体誘電体流量計が得られる。
【0033】(5)電荷発生装置11を、測定管路1の
軸方向に平行な複数の小口径の円管の集合体よりなる電
荷発生装置とすれば、流速分布を乱すことなく、固定壁
Aの面積を増大でき、単純に細円管束ねれば良いので、
製造コストが低減でき、安価な液体誘電体流量計が得ら
れる。
【0034】(6)上流側電極12と下流側電極13と
が、測定管路1の周面にリング状に配置された電極とす
れば、測定信号レベルを上げることが出来、耐ノイズ特
性が向上された液体誘電体流量計が得られる。
【0035】なお、前述の実施例においては、電荷発生
装置12は格子形状体よりなると説明したが、これに限
ることはなく、例えば、小口径の円管を束ねて構成して
も良い。要するに、測定管路を該測定管路の軸方向に平
行な複数の流路に細分化する集合体であればよい。
【0036】また、前述の実施例においては、電荷発生
装置12は電気2重層を利用した装置について説明した
が、これに限ることはなく、例えば、電子照射による帯
電、或いは、イオン交換樹脂によるイオン注入でも良
い。要するに、測定流体FLoに電荷を付与する装置で
あればよい。
【0037】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明は、
請求項1の発明によれば、電荷発生装置の上流側に上流
側電極と、下流側に下流側電極とを設け、流速演算手段
により、上流側電極と下流側電極とに発生した電荷を、
差動的に処理して流速を演算するようにした。
【0038】この結果、 (1)電荷発生装置の上流側の影響を、緩和装置を設け
る事無く、軽減出来、精度が向上された液体誘電体流量
計が得られる。 (2)緩和装置を設ける事無く、簡単な構成により、安
価な液体誘電体流量計が得られる。
【0039】本発明の請求項2の発明によれば、電荷発
生装置を、測定管路の軸方向に平行な複数の流路に細分
化する集合体としたので、測定流体と接する固定壁の面
積を増大出来るので、電荷発生効率が良い。このため、
低流量域まで、安定な流量計測が出来る液体誘電体流量
計が、得られる。
【0040】本発明の請求項3の発明によれば、電荷発
生装置を、測定管路の軸方向に平行な複数の流路に細分
化する格子形状体よりなる電荷発生装置としたので、流
速分布を乱すことなく、組み立てが容易な板状材の組み
合わせにより格子形状を構成して、固定壁の面積を増大
でき、組み立てが容易で安価に出来、低流量域まで安定
な流量計測が出来る液体誘電体流量計が得られる。
【0041】本発明の請求項4の発明によれば、電荷発
生装置11を、測定管路の軸方向に平行な複数の小口径
の円管の集合体よりなる電荷発生装置としたので、流速
分布を乱すことなく、固定壁の面積を増大でき、単純に
細円管束ねれば良いので、製造コストが低減でき、安価
な液体誘電体流量計が得られる。
【0042】本発明の請求項5の発明によれば、上流側
電極と下流側電極とが、測定管路の周面にリング状に配
置された電極としたので、測定信号レベルを上げること
が出来、耐ノイズ特性が向上された液体誘電体流量計が
得られる。
【0043】従って、本発明によれば、上流側の状態の
影響を受ける事無く、精度が向上され、安価な液体誘電
体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】図1の電気回路の構成説明図である。
【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。
【図5】図3の動作説明図である。
【符号の説明】
1 測定管路 11 電荷発生装置 12 上流側電極 13 下流側電極 14 流速演算手段 21 差動演算器 A 固体壁 B 電気2重層 C 拡散層

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】液体誘電体の流量を測定する液体誘電体流
    量計において、 測定流体が管内を流れ絶縁材よりなる測定管路と、 この測定管路の途中に設けられ前記測定流体に電荷を付
    与する電荷発生装置と、 この電荷発生装置の上流側の前記測定管路に設けられた
    上流側電極と、 この電荷発生装置の下流側の前記測定管路に設けられた
    下流側電極と、 前記上流側電極と前記下流側電極とに発生した電荷を差
    動的に処理して流速を演算する流速演算手段とを具備し
    たことを特徴とする液体誘電体流量計。
  2. 【請求項2】前記測定管路を該測定管路の軸方向に平行
    な複数の流路に細分化する集合体よりなる電荷発生装置
    を具備したことを特徴とする請求項1記載の液体誘電体
    流量計。
  3. 【請求項3】前記測定管路を該測定管路の軸方向に平行
    な複数の流路に細分化する格子形状体よりなる電荷発生
    装置を具備したことを特徴とする請求項1記載の液体誘
    電体流量計。
  4. 【請求項4】前記測定管路を該測定管路の軸方向に平行
    な複数の小口径の円管の集合体よりなる電荷発生装置を
    具備したことを特徴とする請求項1記載の液体誘電体流
    量計。
  5. 【請求項5】測定管路の周面にリング状に配置された上
    流側電極と下流側電極とを具備したことを特徴とする請
    求項1又は請求項2又は請求項3又は請求項4記載の液
    体誘電体流量計。
JP29529597A 1997-10-28 1997-10-28 液体誘電体流量計 Pending JPH11132806A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010505120A (ja) * 2006-09-29 2010-02-18 ローズマウント インコーポレイテッド 界面動電圧力/流量センサ
DE102023102380A1 (de) 2023-02-01 2024-08-01 Festo Se & Co. Kg Sensoranordnung zur Durchflussmessung für einen Fluidstrom und Verfahren zur Durchflussmessung für einen Fluidstrom in einem Fluidkanal

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2010505120A (ja) * 2006-09-29 2010-02-18 ローズマウント インコーポレイテッド 界面動電圧力/流量センサ
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