JPH11248500A - 渦流量計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 製造コストが低減出来、長期信頼性が向上
し、耐振動特性が向上された渦流量計を提供する。 【解決手段】 測定管路に挿入された渦発生体により発
生する渦周波数を検出して流量を測定する渦流量計にお
いて、渦発生体の端部近くの測定管路に渦発生体を挟ん
で設けられ底部が薄肉部となる凹形状の第１，第２の応
力センサ取付部と、応力センサと振動検出センサで構成
される応力センサユニットの１対をそれぞれ第１，第２
の応力センサ取付部に配置し、計２個の応力センサユニ
ットからの出力をそれぞれ演算することにより管路振動
ノイズを除去し、更に、その２個の演算結果を演算する
ことにより、脈動圧ノイズを除去する様にした渦流量計
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、製造コストが低減
出来、長期信頼性が向上し、耐振動特性が向上された渦
流量計に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図７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、特開平３−０２０６１
８号（特願平１−０３３２５６号）に示されている。

【０００３】管路１０は測定流体ＦＬ_oが流れる管路、
ノズル１１は管路１０に直角に設けられ円筒状をなす。
渦発生体１２は、ノズル１１とは間隔を保って管路１０
に直角に挿入され、台形断面を有し、柱状をなす。

【０００４】その一端は、ネジ１３により管路１０に支
持され、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。凹部１５は、渦発生体１
２のフランジ部１４側に設けられている。

【０００５】この凹部１５の中には、その底部から順に
金属製の第１コモン電極１６、圧電素子１７、電極板１
８、絶縁板１９、電極板２０、圧電素子２１がサンドイ
ッチ状に配列され、金属製の押圧棒２２により、これ等
は押圧固定されている。

【０００６】さらに、電極板１８からはリ−ド線２３、
電極板２０からはリ−ド線２４が、それぞれ端子Ａ、Ｂ
に引き出されている。

【０００７】圧電素子１７、２１は、各圧電素子１７、
２１の紙面に向かって左側と右側とがそれぞれ逆方向に
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。

【０００８】圧電素子１７に発生した電荷は、電極板１
８と接続された端子Ａと、台座１６を介して接続された
管路１０との間に得られ、圧電素子２１に発生した電荷
は、電極板２０と接続された端子Ｂと、押圧棒２０と接
続された管路１０との間に得られる。

【０００９】この２個の電極板１８、２０に発生した電
荷は、図８に示すように電荷増幅器２５、２６に入力さ
れる。電荷増幅器２５の出力と、電荷増幅器２６の出力
をボリウム２７を介した出力とを、加算器２８で加算し
て流量信号を得る。

【００１０】この流量信号は、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）。次
に、以上のように構成された渦流量計の動作について図
９と図１０を用いて説明する。

【００１１】流体が管路１０の中に流れると、渦発生体
１２に矢印Ｆで示した方向にカルマン渦による振動が発
生する。この振動により渦発生体１２には、図９（ａ）
に示すような応力分布と、この逆の応力分布の繰返しが
生じる。

【００１２】各圧電素子１７、２１には、図９（ａ）に
示す渦周波数を持つ信号応力に対応した電荷＋Ｑ、−Ｑ
の繰返しが生じる。

【００１３】なお、図９においては、説明の便宜のた
め、電極板１８或いは２１を紙面に対して左右に２つに
分割し、かつ上下の一方の電極は台座１６あるいは押圧
棒２２に相当するものとしてある。

【００１４】一方、管路１０にはノイズとなる管路振動
も生じる。この管路振動は流体の流れと同じ方向の抗
力方向、流体の流れとは直角方向の揚力方向、渦発
生体の長手方向の３方向成分に分けられる。

【００１５】このうち、抗力方向の振動に対する応力分
布は、図９（ｂ）に示すようになり、１個の電極内で正
負の電荷は打ち消されて、ノイズ電荷は発生しない。ま
た、長手方向の振動に対しては、図９（ｃ）に示すよう
に電極内で打ち消されて、抗力方向と同様にノイズ電荷
は発生しない。

【００１６】しかし、揚力方向の振動は、信号応力と同
一の応力分布となり、ノイズ電荷が生じる。そこで、こ
のノイズ電荷を消去するために、以下の演算を実行す
る。

【００１７】圧電素子１７、２１の各電荷をＱ₁、Ｑ₂、
信号成分をＳ₁、Ｓ₂、揚力方向のノイズ成分をＮ₁、Ｎ₂
とし、圧電素子１７、２１で分極を逆とするとＱ₁、Ｑ₂
は次式で示される。 Ｑ₁＝Ｓ₁＋Ｎ₁ −Ｑ₂＝−Ｓ₂−Ｎ₂

【００１８】ただし、Ｓ₁とＳ₂、Ｎ₁とＮ₂のベクトル方
向は同じである。ここで、圧電素子１７，２１の信号成
分とノイズ成分の関係は、図１０（この図は揚力方向の
ノイズと、信号に対する渦発生体の曲げモ−メントの関
係を示す）に示すようになっている。

【００１９】従って、図８に示すように、圧電素子１７
側の電荷増幅器２５の出力を、加算器２８で加算する際
に、ボリウム２７と共にＮ₁／Ｎ₂倍して、圧電素子２１
側の電荷増幅器２６の出力と加算すると、

【００２０】Ｑ₁−Ｑ₂（Ｎ₁／Ｎ₂） ＝Ｓ₁−Ｓ₂（Ｎ₁／Ｎ₂） となり管路ノイズは除去される。

【００２１】そして、第１コモン電極１６、圧電素子１
７、電極板１８、絶縁板１９、電極板２０、圧電素子２
１は、凹部１５に押圧棒２２で押圧固定されている。

【００２２】ここで、渦発生体１２と第１コモン電極１
６、圧電素子１７、電極板１８、絶縁板１９、電極板２
０、圧電素子２１、押圧棒２２との温度膨脹を等しくし
ておけば、測定流体温度が変化しても、初期の押付け力
は変化しないので、問題は無い。

【００２３】

【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、（１）渦発生体上部に渦発生体と一
体化した応力検出部を収納するノズル部１１が必要であ
る。このため、管路１０は割高な鋳造物が採用されてい
る。

【００２４】（２）また、Ｓ／Ｎ比を大きくするために
は、応力検出部の長さが、ある程度、長くすることが求
められる。この結果、応力検出センサが配置される凹部
１５の内径が小さい、小口径用においては、細く長い穴
加工が必要となり、この長い穴加工は容易でなく、微小
口径では設計が困難である。

【００２５】（３）つぎに、ノズル１１と渦発生体１２
との間には、隙間が存在するが、この隙間に剛性の高い
異物が固着し、支持端を形成すると、図１０に示したモ
ーメントパターンが変化し、耐振動特性が劣化する欠点
がある。

【００２６】（４）口径に比例して、応力検出部の共振
周波数が低下し、図１０（ｂ）で想定した曲げモーメン
トにならず、Ｎ₁，Ｎ₂での位相差が生じる。このため、
大口径での耐振動特性は、高周波で劣化し、大口径での
耐振動特性が悪い。

【００２７】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、製造コストが低減出来、長期信頼
性が向上し、耐振動特性が向上された渦流量計を提供す
るにある。

【００２８】

【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）測定管路に挿入された渦発生体により発生する渦
周波数を検出して流量を測定する渦流量計において、前
記測定管路に最初から一体に構成された渦発生体と、前
記渦発生体の端部近くの前記測定管路にこの渦発生体を
挟んで設けられ底部が薄肉部となる凹形状の第１，第２
の応力センサ取付部と、この第１の応力センサ取付部に
着脱自在にかつ前記渦発生体により発生する渦周波数を
検出するように設けられた第１の応力センサとこの第１
の応力センサに前記測定管路の半径方向に重ねられて設
けられこの第１の応力センサの検出管路振動ノイズと同
相の管路振動ノイズを検出する第１の振動検出センサと
を具備する第１の応力センサユニットと、前記第２の応
力センサ取付部に着脱自在にかつ前記渦発生体により発
生する渦周波数を検出するように設けられた第２の応力
センサとこの第２の応力センサに前記測定管路の半径方
向に重ねられて設けられこの第２の応力センサの検出管
路振動ノイズと同相の管路振動ノイズを検出する第２の
振動検出センサとを具備する第２の応力センサユニット
と、前記第１の応力センサと前記第１の振動検出センサ
との出力を演算して前記第１の応力センサと前記第１の
振動検出センサとが検出した管路振動ノイズを除去する
第１管路振動ノイズ除去回路と、前記第２の応力センサ
と前記第２の振動検出センサとの出力を演算して前記第
１の応力センサと前記第２の振動検出センサとが検出し
た管路振動ノイズを除去する第２管路振動ノイズ除去回
路と、前記第１管路振動ノイズ除去回路と第２管路振動
ノイズ除去回路との出力を演算して前記第１の応力セン
サと前記第２の応力センサとが検出した脈動圧ノイズを
除去する脈動圧ノイズ除去回路とを具備したことを特徴
とする渦流量計。 （２）前記応力センサとして、前記応力センサ取付部に
着脱自在に設けられた凹形状の第１の容器と、この第１
の容器内の底面に一面が接する第１の応力センサ素子
と、この第１の応力センサ素子の他面に一面が接する第
１の電極板と、この第１の電極板の他面に一面が接する
第１の絶縁体と、この第１の絶縁体の他面に一面が接す
る第１の加重体と、この第１の加重体の他面に一端が接
する第１のばねと、この第１のばねの他端に一面が接す
る第１の固定体とを具備したことを特徴とする（１）記
載の渦流量計。 （３）前記振動検出センサとして、前記応力センサの第
１の容器に着脱自在に取付けられた凹形状の第２の容器
と、この第２の容器内の底面に一面が接する第２の応力
センサ素子と、この第２の応力センサ素子の他面に一面
が接する第２の電極板と、この第２の電極板の他面に一
面が接する第２の絶縁体と、この第２の絶縁体の他面に
一面が接する第２の加重体と、この第２の加重体の他面
に一端が接する第２のばねと、この第２のばねの他端に
一面が接する第２の固定体とを具備したことを特徴とす
る（１）記載の渦流量計。 （４）前記応力センサあるいは振動検出センサとして圧
電素子が使用されたことを特徴とする請求項１乃至請求
項３の何れかに記載の渦流量計。を構成したものであ
る。

【００２９】

【作用】以上の構成において、測定流体が流されると、
渦発生体から渦が放出され、渦発生体の下流側に渦列が
形成される。渦の有する循環流により負圧が生じる。

【００３０】このため、第１の応力センサユニツトで
は、測定流体に接する第１の容器の底面には、ΔＰなる
圧力変動が加わる事により、第１の応力センサ素子に
は、ΔＰなる応力が発生する。即ち、第１の応力センサ
素子には、ΔＰに対応しＳ₁なる交番電荷が発生する。
一方、第２の応力センサ素子には、信号電荷Ｓ₁の発生
はない。

【００３１】管路振動に対しては、第１の応力センサ素
子と第２の応力センサ素子とは、振動加速度により、各
々ノイズ電荷Ｎ₁を発生する。

【００３２】また、測定流体に脈動圧がある場合には、
第１の応力センサ素子に、ノイズ電荷Ｎ₃が発生する。
一方、第２の応力センサ素子には、ノイズ電荷Ｎ₃の発
生はない。

【００３３】一方、第２の応力センサユニツトでは、測
定流体に接する第３の容器の底面には、ΔＰなる圧力変
動が加わる事により、第３の応力センサ素子には、ΔＰ
なる応力が発生する。即ち、第３の応力センサ素子に
は、ΔＰに対応しＳ₂なる交番電荷が発生する。一方、
第４の応力センサ素子には、信号電荷Ｓ₂の発生はな
い。

【００３４】管路振動に対しては、第３の応力センサ素
子と第４の応力センサ素子とは、振動加速度により、各
々ノイズ電荷Ｎ₂を発生する。

【００３５】また、測定流体に脈動圧がある場合には、
第３の応力センサ素子に、ノイズ電荷Ｎ₃が発生する。
一方、第４の応力センサ素子には、ノイズ電荷Ｎ₃の発
生はない。

【００３６】但し、応力センサは寸法が小さく、共振周
波数が高い事と、振動加速度は容器、あるいは容器３６
１１，３６２１を介して、同じ配管上から、同一の大き
さ、位相で加わるので、管路振動ノイズＮ₁あるいはＮ₂
は同相で、大きさは等しい。

【００３７】脈動圧によるノイズＮ₃は、第１の応力セ
ンサユニツトと第２の応力センサユニツトとが互いに対
峠して取付られているので、同相で大きさは等しい。す
なわち、脈動圧は縦波であり、発生源からの距離が等し
ければ、位相は同相となる。

【００３８】各圧電センサの出力は、第１管路振動ノイ
ズ除去回路と第２管路振動ノイズ除去回路によって、そ
れぞれ、管路振動ノイズが除去され、また、脈動圧ノイ
ズ除去回路によって、脈動圧ノイズが除去される。以
下、実施例に基づき詳細に説明する。

【００３９】

【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の平面図、図３は図１の要部詳細
説明図、図４は図１の電気回路構成説明図である。

【００４０】渦発生体３１は、測定管路３２に最初から
一体に構成されている。渦発生体３１の測定管路３２へ
の取付方法に付いては、例えば、市販のパイプへ渦発生
体３１を溶接固定して製作しても良い。

【００４１】また、小口径においては、精密鋳造（ロス
トワックス）で一体に鋳物にすることにより、コストダ
ウンを図る事も可能である。

【００４２】第１，第２の応力センサ取付部３３，３４
は、渦発生体３１の端部近くの測定管路３２に、渦発生
体３１を挟んで設けられ、底部３３１，３４１が薄肉と
なる凹形状をなす。

【００４３】第１の応力センサユニット３５は、第１の
応力センサ３５１と第１の振動検出センサ３５２とから
なり、第１の応力センサ取付部３３に、着脱自在に取付
られている。

【００４４】この場合は、ねじ止めされている。第１の
応力センサ３５１は、第１の応力センサ取付部３３に、
渦発生体３１により発生する渦周波数を検出するように
設けられている。

【００４５】第１の振動検出センサ３５２は、第１の応
力センサ３５１に積み重ねられて設けられ、第１の応力
センサ３５１の検出管路振動ノイズと同相の管路振動ノ
イズを検出するように設けられている。

【００４６】この場合は、第１の応力センサ３５１と第
１の振動検出センサ３５２とは圧電素子が使用されてい
る。

【００４７】具体的には、この場合は、図３に示す如
く、第１の応力センサ３５１は、第１の応力センサ取付
部３３に着脱自在に設けられた凹形状の第１の容器３５
１１と、この第１の容器３５１１内の底面に一面が接す
る第１の応力センサ素子３５１２と、この第１の応力セ
ンサ素子３５１２の他面に一面が接する第１の電極板３
５１３と、この第１の電極板３５１３の他面に一面が接
する第１の絶縁体３５１４と、この第１の絶縁体３５１
４の他面に一面が接する第１の加重体３５１５と、この
第１の加重体３５１５の他面に一端が接する第１のばね
３５１６と、この第１のばね３５１６の他端に一面が接
する第１の固定体３５１７とを有する。

【００４８】第１の振動検出センサ３５２は、第１の応
力センサ３５１の第１の容器３５１１に着脱自在に取付
けられた凹形状の第２の容器３５２１と、第２の容器３
５２１内の底面に一面が接する第２の応力センサ素子３
５２２と、第２の応力センサ素子３５２２の他面に一面
が接する第２の電極板３５２３と、第２の電極板３５２
３の他面に一面が接する第２の絶縁体３５２４と、第２
の絶縁体３５２４の他面に一面が接する第２の加重体３
５２５と、第２の加重体３５２５の他面に一端が接する
第２のばね３５２６と、第２のばね３５２６の他端に一
面が接する第２の固定体３５２７とを有する。

【００４９】次に、第２の応力センサユニット３６は、
第２の応力センサ３６１と第２の振動検出センサ３６２
とからなり、第１の応力センサ取付部３３に、着脱自在
に取付られている。

【００５０】この場合は、ねじ止めされている。第２の
応力センサ３６１は、第２の応力センサ取付部３４に、
渦発生体３１により発生する渦周波数を検出するように
設けられている。

【００５１】第２の振動検出センサ３６２は、第２の応
力センサ３６１に積み重ねられて設けられ、第１の応力
センサ３５１の検出管路振動ノイズと同相の管路振動ノ
イズを検出するように設けられている。

【００５２】この場合は、第２の応力センサ３６１と第
２の振動検出センサ３６２とは圧電素子が使用されてい
る。

【００５３】具体的には、この場合は、図３に示す如
く、第２の応力センサ３６１は、第２の応力センサ取付
部３４に着脱自在に設けられた凹形状の第３の容器３６
１１と、この第３の容器３６１１内の底面に一面が接す
る第３の応力センサ素子３６１２と、この第３の応力セ
ンサ素子３６１２の他面に一面が接する第３の電極板３
６１３と、この第３の電極板３６１３の他面に一面が接
する第３の絶縁体３６１４と、この第３の絶縁体３６１
４の他面に一面が接する第３の加重体３６１５と、この
第３の加重体３６１５の他面に一端が接する第３のばね
３６１６と、この第３のばね３６１６の他端に一面が接
する第３の固定体３６１７とを有する。

【００５４】第２の振動検出センサ３６２は、第２の応
力センサ３６１の第３の容器３６１１に着脱自在に取付
けられた凹形状の第４の容器３６２１と、第４の容器３
６２１内の底面に一面が接する第４の応力センサ素子３
６２２と、第４の応力センサ素子３６２２の他面に一面
が接する第４の電極板３６２３と、第４の電極板３６２
３の他面に一面が接する第４の絶縁体３６２４と、第４
の絶縁体３６２４の他面に一面が接する第４の加重体３
６２５と、第４の加重体３６２５の他面に一端が接する
第４のばね３６２６と、第４のばね３６２６の他端に一
面が接する第４の固定体３６２７とを有する。

【００５５】なお、電極板２５１３，２５２３，３６１
３，３６２３は、薄くても良い。また、ばね３５１６，
３５２６，３６１６，３６２６は、応力センサ素子２５
１２，２５２２，２６１２，２６２２に対して、予め圧
縮力を加え、測定流体ＦＬ_oの温度変化により容器２５
１１，２５２１，２６１１，２６２１が熱膨張しても、
圧縮力を維持するために使用されている。

【００５６】第１管路振動ノイズ除去回路４１は、チャ
ージコンバータ４２、チャージコンバータ４３をそれぞ
れ介して、第１の圧電センサ３５１２と第２の圧電セン
サ３５２２との出力を演算して、第１の圧電センサ３５
１２と第２の圧電センサ３５２２とが検出した管路振動
ノイズＮ₁を除去する。

【００５７】この場合は、第１管路振動ノイズ除去回路
４１は、差動増幅器４１が使用されている。

【００５８】第２管路振動ノイズ除去回路４４は、チャ
ージコンバータ４５、チャージコンバータ４６をそれぞ
れ介して、第３の圧電センサ３６１２と第４の圧電セン
サ３６２２との出力を演算して、第３の圧電センサ３６
１２と第４の圧電センサ３６２２とが検出した管路振動
ノイズＮ₂を除去する。

【００５９】この場合は、第２管路振動ノイズ除去回路
４４は、差動増幅器７４が使用されている。

【００６０】脈動圧ノイズ除去回路４７は、第１管路振
動ノイズ除去回路４１と第２管路振動ノイズ除去回路４
４との出力を演算して、第１の圧電センサ３５１２と第
３の圧電センサ３６１２とが検出した脈動圧ノイズＮ₃
を除去する。

【００６１】この場合は、脈動圧ノイズ除去回路４７
は、差動増幅器７７が、使用されている。

【００６２】以上の構成において、図２に示す如く、測
定流体ＦＬ_oが流されると、渦発生体３１から渦が放出
され、渦発生体３１の下流側に渦列が形成される。渦の
有する循環流により負圧が生じる。

【００６３】このため、第１の応力センサユニツト３５
では、測定流体ＦＬ_oに接する第１の容器３５１１の底
面には、ΔＰなる圧力変動が加わる事により、第１の応
力センサ素子３５１２には、ΔＰなる応力が発生する。

【００６４】即ち、第１の応力センサ素子３５１２に
は、ΔＰに対応しＳ₁なる交番電荷が発生する。一方、
第２の応力センサ素子３５２２には、信号電荷Ｓ₁の発
生はない。

【００６５】管路振動に対しては、第１の応力センサ素
子３５１２と第２の応力センサ素子３５２２とは、振動
加速度により、各々ノイズ電荷Ｎ₁を発生する。

【００６６】また、測定流体に脈動圧がある場合には、
第１の応力センサ素子３５１２に、ノイズ電荷Ｎ₃が発
生する。一方、第２の応力センサ素子３５２２には、ノ
イズ電荷Ｎ₃の発生はない。

【００６７】一方、第２の応力センサユニツト３６で
は、測定流体ＦＬ_oに接する第３の容器３６１１の底面
には、ΔＰなる圧力変動が加わる事により、第３の応力
センサ素子３６１２には、ΔＰなる応力が発生する。

【００６８】即ち、第３の応力センサ素子３６１２に
は、ΔＰに対応しＳ₂なる交番電荷が発生する。一方、
第４の応力センサ素子３６２２には、信号電荷Ｓ₂の発
生はない。

【００６９】管路振動に対しては、第３の応力センサ素
子３６１２と第４の応力センサ素子３６２２とは、振動
加速度により、各々ノイズ電荷Ｎ₂を発生する。

【００７０】また、測定流体に脈動圧がある場合には、
第３の応力センサ素子３６１２に、ノイズ電荷Ｎ₃が発
生する。一方、第４の応力センサ素子３６２２には、ノ
イズ電荷Ｎ₃の発生はない。

【００７１】但し、応力センサ３５１２，３５２２，３
６１２，３６２２は寸法が小さく、共振周波数が高い事
と、振動加速度はホルダ３５１１、３５２１、あるいは
ホルダ３６１１，３６２１を介して、同じ配管上から、
同一の大きさ、位相で加わるので、管路振動ノイズＮ₁
あるいはＮ₂は同相で、大きさは等しい。

【００７２】脈動圧によるノイズＮ₃は、第１の応力セ
ンサユニツト３５と第２の応力センサユニツト３６とが
互いに対峠して取付られているので、同相で大きさは等
しい。すなわち、脈動圧は縦波であり、発生源からの距
離が等しければ、位相は同相となる。以上の関係を図５
に示す。

【００７３】図４は、これらの圧電センサ３５１２，３
５２２，３６１２，３６２２の発生電荷からノイズ成分
Ｎ₁、Ｎ₂、Ｎ₃を除去し、信号成分Ｓ₁、Ｓ₂を得る回路
構成例を示したものである。

【００７４】図４から明らかな様に、各圧電センサ３
４，３５，５２，５３の出力は、チャージコンバータ４
２、４３、４５、４６によって、低インピーダンスの電
圧に変換された後に、第１管路振動ノイズ除去回路（差
動増幅器）４１と第２管路振動ノイズ除去回路４４（差
動増幅器）によって、それぞれ、管路振動ノイズＮ₁、
Ｎ₂が除去さる。

【００７５】また、脈動圧ノイズ除去回路（差動増幅
器）４７によって、脈動圧ノイズＮ₃が除去される。

【００７６】ここで、出力ｅ_OUTは、ｅ_OUT＝Ｓ₁−Ｓ₂と
なるが、図６に示す如く、Ｓ₁とＳ₂とは逆位相であるこ
とから、信号振幅は減少する事はない。

【００７７】なお、圧電センサの圧電センサ３５１２，
３５２２，３６１２，３６２２のバラツキ等によって、
発生電荷量の大きさに各圧電センサ３５１２，３５２
２，３６１２，３６２２で差異が生じる場合は、各回路
４１，４４，４７で調整されれば良い。

【００７８】この結果、 （１）従来例に於いては、ノズル１１と渦発生体１２と
の間には、隙間が存在し、この隙間に剛性の高い異物が
固着する恐れがあり、耐振動特性が劣化する欠点がある
が、本発明において、このような隙間がないので、長期
信頼性が向上された渦流量計が得られる。

【００７９】（２）測定管路３２を鋳物で作る必要がな
く、安価な市販の鋼管が使用出来るので、製造コストが
低減出来る渦流量計が得られる。この効果は、測定管路
３２が大口径になるほど効果が大きくなる。

【００８０】また、小口径の場合は、ロストワックス鋳
物等の鋳物で製作することができるので、加工コストの
低減を図る事ができる渦流量計が得られる。

【００８１】（３）応力センサユニット３５，３６は、
使用される測定管路３２の口径が変わっても、基本的に
は、同じ大きさの応力センサユニット３５，３６が使用
出来るので、量産効果が得られ、製造コストを低減出来
る渦流量計が得られる。

【００８２】（４）測定管路３２に着脱自在な応力セン
サユニット３５，３６が使用されているので、応力検出
センサ３３２，３３５が故障等しても、応力センサユニ
ット３５，３６毎交換すればよいので、保守性に優れた
渦流量計が得られる。

【００８３】しかも、凹形状の応力センサユニット取付
部３３、３４に、応力センサユニット３５，３６が取付
られているので、測定流体ＦＬ_oの流れを止める事無く
交換出来、オンラインでの保守性に優れた渦流量計が得
られる。

【００８４】（５）第１の応力センサ３５１に重ねられ
て第１の振動検出センサ３５２が、第２の応力センサ３
６１に重ねられて第２の振動検出センサ３６２が設けら
れているので、脈動圧が発生している場合でも、脈動圧
の影響を、簡単に除去出来、安定した測定流体ＦＬ_oの
流量計測が可能で、Ｓ／Ｎ比が良好な渦流量計が得られ
る。

【００８５】（６）応力センサユニット３５，３６の共
振周波数が、構造上高くなり、高周波の管路振動に対し
ても、圧電センサ３５１２，３５２２，３６１２，３６
２２間でのノイズの位相差が生ぜず、耐震特性が向上さ
れた渦流量計が得られる。特に、測定管路３２が大口径
になるほど著しいと考えられる。

【００８６】（７）応力センサ３５１２，３５２２，３
６１２，３６２２として、圧電素子が使用されれば、高
いキュリー温度を有する圧電素子を選択したので、高温
まで使用出来、また、電力の供給が不要であり、センサ
部が安価で信頼性の高い渦流量計が得られる。

【００８７】なお、前述の実施例においては、図２に示
す如く、渦発生体３１と応力センサユニット３５，３６
は一直線上にあると説明したが、これに限ることはな
く、例えば、応力センサユニット３５，３６は、渦発生
体３１の下流にあっても良い。

【００８８】要するに、応力センサユニット３５，３６
は、渦発生体３２に基づくカルマン渦による圧力変動を
検知出来れば良い。

【００８９】また、応力センサユニット３５，３６は、
一直線上に配置する必要はなく、要するに、渦発生体３
１を挟んで対称に配置されれば良い。

【００９０】また、図４の回路構成において、差動増幅
器４１，４４，４７によるノイズ成分Ｎ₁、Ｎ₂、Ｎ₃の
除去を示した。

【００９１】しかし、第１の圧電センサ３５１２と第２
の圧電センサ３５２２での分極方向と第３の圧電センサ
３６１２と第４の圧電センサ３６２２での分極方向が逆
になる様に配置して、ノイズＮ₁、Ｎ₂、Ｎ₃を除去する
様にすれば、第１管路振動ノイズ除去回路４１、第２管
路振動ノイズ除去回路４４と脈動圧ノイズ除去回路４７
とを、ゲイン調整が容易な加算器によって構成すること
が出来る。

【００９２】

【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）従来に於いては、ノズルと渦発生体との間には、
隙間が存在し、この隙間に剛性の高い異物が固着する恐
れがあり、耐振動特性が劣化する欠点があるが、本発明
において、このような隙間がないので、長期信頼性が向
上された渦流量計が得られる。

【００９３】（２）測定管路を鋳物で作る必要がなく、
安価な市販の鋼管が使用出来るので、製造コストが低減
出来る渦流量計が得られる。この効果は、測定管路が大
口径になるほど効果が大きくなる。

【００９４】また、小口径の場合は、ロストワックス鋳
物等の鋳物で製作することができるので、加工コストの
低減を図る事ができる渦流量計が得られる。

【００９５】（３）応力センサユニットは、使用される
測定管路の口径が変わっても、基本的には、同じ大きさ
の応力センサユニットが使用出来るので、量産効果が得
られ、製造コストを低減出来る渦流量計が得られる。

【００９６】（４）測定管路に着脱自在な応力センサユ
ニットが使用されているので、応力検出センサが故障等
しても、応力センサユニット毎交換すればよいので、保
守性に優れた渦流量計が得られる。

【００９７】しかも、凹形状の応力センサユニット取付
部に、応力センサユニットが取付られているので、測定
流体の流れを止める事無く交換出来、オンラインでの保
守性に優れた渦流量計が得られる。

【００９８】（５）第１の応力センサに重ねられて第１
の振動検出センサが、第２の応力センサに重ねられて第
２の振動検出センサが設けられているので、脈動圧が発
生している場合でも、脈動圧の影響を、簡単に除去出
来、安定した測定流体の流量計測が可能で、Ｓ／Ｎ比が
良好な渦流量計が得られる。

【００９９】本発明の請求項２によれば、応力センサの
共振周波数が、構造上高くなり、高周波の管路振動に対
しても、圧電センサ間でのノイズの位相差が生ぜず、耐
震特性が向上された渦流量計が得られる。特に、測定管
路が大口径になるほど著しいと考えられる。

【０１００】本発明の請求項３によれば、振動検出セン
サの共振周波数が、構造上高くなり、高周波の管路振動
に対しても、圧電センサ間でのノイズの位相差が生ぜ
ず、耐震特性が向上された渦流量計が得られる。特に、
測定管路が大口径になるほど著しいと考えられる。

【０１０１】本発明の請求項４によれば、応力センサ３
５１２，３５２２，３６１２，３６２２として、圧電素
子が使用されれば、高いキュリー温度を有する圧電素子
を選択したので、高温まで使用出来、また、電力の供給
が不要であり、センサ部が安価で信頼性の高い渦流量計
が得られる。

【０１０２】従って、本発明によれば、製造コストが低
減出来、長期信頼性が向上し、耐振動特性が向上された
渦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の平面図である。

【図３】図１の要部詳細説明図である。

【図４】図１の回路構成説明図である。

【図５】図１の動作説明図である。

【図６】図１の動作説明図である。

【図７】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８】図７の変換部の要部構成説明図である。

【図９】図７の動作説明図である。

【図１０】図７の動作説明図である。

【符号の説明】

３１ 渦発生体 ３２ 測定管路 ３３ 第１の応力センサ取付部 ３３１ 底部 ３４ 第２の応力センサ取付部 ３４１ 底部 ３５ 第１の応力センサユニット ３５１ 第１の応力センサ ３５１１ 第１の容器 ３５１２ 第１の応力センサ素子 ３５１３ 第１の電極板 ３５１４ 第１の絶縁体 ３５１５ 第１の加重体 ３５１６ 第１のばね ３５１７ 第１の固定体 ３５２ 第１の振動検出センサ ３５２１ 第２の容器 ３５２２ 第２の応力センサ素子 ３５２３ 第２の電極板 ３５２４ 第２の絶縁体 ３５２５ 第２の加重体 ３５２６ 第２のばね ３５２７ 第２の固定体 ３６ 第２の応力センサユニット ３６１ 第２の応力センサ ３６１１ 第３の容器 ３６１２ 第３の応力センサ素子 ３６１３ 第３の電極板 ３６１４ 第３の絶縁体 ３６１５ 第３の加重体 ３６１６ 第３のばね ３６１７ 第３の固定体 ３６２ 第２の振動検出センサ ３６２１ 第４の容器 ３６２２ 第４の応力センサ素子 ３６２３ 第４の電極板 ３６２４ 第４の絶縁体 ３６２５ 第４の加重体 ３５２６ 第４のばね ３５２７ 第４の固定体 ４１ 第１管路振動ノイズ除去回路（差動増幅器） ４２ チャージコンバータ ４３ チャージコンバータ ４４ 第２管路振動ノイズ除去回路（差動増幅器） ４５ チャージコンバータ ４６ チャージコンバータ ４７ 脈動圧ノイズ除去回路（差動増幅器） Ｎ₁ 管路振動ノイズ Ｎ₂ 管路振動ノイズ Ｎ₃ 脈動圧ノイズ Ｓ₁ 信号成分 Ｓ₂ 信号成分

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】測定管路に挿入された渦発生体により発生
   する渦周波数を検出して流量を測定する渦流量計におい
   て、 前記測定管路に最初から一体に構成された渦発生体と、 前記渦発生体の端部近くの前記測定管路にこの渦発生体
   を挟んで設けられ底部が薄肉部となる凹形状の第１，第
   ２の応力センサ取付部と、 この第１の応力センサ取付部に着脱自在にかつ前記渦発
   生体により発生する渦周波数を検出するように設けられ
   た第１の応力センサとこの第１の応力センサに前記測定
   管路の半径方向に重ねられて設けられこの第１の応力セ
   ンサの検出管路振動ノイズと同相の管路振動ノイズを検
   出する第１の振動検出センサとを具備する第１の応力セ
   ンサユニットと、 前記第２の応力センサ取付部に着脱自在にかつ前記渦発
   生体により発生する渦周波数を検出するように設けられ
   た第２の応力センサとこの第２の応力センサに前記測定
   管路の半径方向に重ねられて設けられこの第２の応力セ
   ンサの検出管路振動ノイズと同相の管路振動ノイズを検
   出する第２の振動検出センサとを具備する第２の応力セ
   ンサユニットと、 前記第１の応力センサと前記第１の振動検出センサとの
   出力を演算して前記第１の応力センサと前記第１の振動
   検出センサとが検出した管路振動ノイズを除去する第１
   管路振動ノイズ除去回路と、 前記第２の応力センサと前記第２の振動検出センサとの
   出力を演算して前記第１の応力センサと前記第２の振動
   検出センサとが検出した管路振動ノイズを除去する第２
   管路振動ノイズ除去回路と、 前記第１管路振動ノイズ除去回路と第２管路振動ノイズ
   除去回路との出力を演算して前記第１の応力センサと前
   記第２の応力センサとが検出した脈動圧ノイズを除去す
   る脈動圧ノイズ除去回路とを具備したことを特徴とする
   渦流量計。
2. 【請求項２】前記応力センサとして、前記応力センサ取
   付部に着脱自在に設けられた凹形状の第１の容器と、 この第１の容器内の底面に一面が接する第１の応力セン
   サ素子と、 この第１の応力センサ素子の他面に一面が接する第１の
   電極板と、 この第１の電極板の他面に一面が接する第１の絶縁体
   と、 この第１の絶縁体の他面に一面が接する第１の加重体
   と、 この第１の加重体の他面に一端が接する第１のばねと、 この第１のばねの他端に一面が接する第１の固定体とを
   具備したことを特徴とする請求項１記載の渦流量計。
3. 【請求項３】前記振動検出センサとして、前記応力セン
   サの第１の容器に着脱自在に取付けられた凹形状の第２
   の容器と、 この第２の容器内の底面に一面が接する第２の応力セン
   サ素子と、 この第２の応力センサ素子の他面に一面が接する第２の
   電極板と、 この第２の電極板の他面に一面が接する第２の絶縁体
   と、 この第２の絶縁体の他面に一面が接する第２の加重体
   と、 この第２の加重体の他面に一端が接する第２のばねと、 この第２のばねの他端に一面が接する第２の固定体とを
   具備したことを特徴とする請求項１記載の渦流量計。
4. 【請求項４】前記応力センサあるいは振動検出センサと
   して圧電素子が使用されたことを特徴とする請求項１乃
   至請求項３の何れかに記載の渦流量計。