JPS5819970B2 - 渦流量計 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、流体の移送が滑らかでカルマン渦の発生が有
効であり超音波信号検出が確実に行えるのみならず取付
設置が安定容易且つ確実にできるようにした新規な渦流
量計に関する。

従来、一般に知られる此の種の渦流量計は、断面形状が
円形で筒型の所謂円筒状を成しているので、取付面への
設置のための複雑な附属構成を必要とするのみならず、
比較的広大なスペースを確保せざるを得す概して構造上
の問題点を多々有していると共に流量計本体内を流れる
流体の内、殊に渦発生機構の取付部で管壁と接する部分
からの流れの乱れ或は又超音波送受信方式による渦検出
機構にあってはその取付部で管壁と接する部分からの流
れの乱れ等の影響が大きく、測定精度の向上に種々の問
題があった。

更に又、一般に渦流量計の渦計測手段には、数多くの方
法が知られているが、その中で超音波発信及び受信によ
る所謂超音波計測手段は流量計本体内を流れる被計測流
体中に設けた渦発生機構により発生するカルマン渦の発
生周波数を超音波で検出して流量又は流速を測定する方
式として知られる。

即ち、斯かる渦流量計として例えば、実開昭５１−２４
１５４号公報に記載されている如く、超音波発信器から
発信された超音波のカルマン渦に基づく変調信号を超音
波受信器で受信することにより流量を測定できるカルマ
ン渦流量計があるが、その場合超音波発信器から発信さ
れた超音波の波面は球面状に広がり乍ら伝播して対向す
る管壁に到達し該管壁で反射された反射波と、伝播され
る超音波とが干渉して強め合う結果、定在波を発生した
り、或は管壁で反射する結果超音波受信器に雑音として
受信されて了うので安定した信号の検出が出来なくなる
ことがある。

特に被測定流体が空気のような気体の場合、気体中を伝
播する超音波の速度が温度により著しく変化するのでそ
れに伴い一定周波数の超音波ではその波長が変化する結
果、特定温度で定在波が発生することとなり、低温から
高温までの広い温度範囲に亘って安定した流量測定が困
難となることがある。

本発明は叙上の点に着目して成されたもので、断面形状
を矩形状等の角形となし、外観を角箱状に形成して取付
設置を容易、確実且つ安定して行えるようにすると共に
渦発生機構成は又超音波送受信による渦検出機構等の管
壁と接する何処からの流れの乱れ等を極少にして安定し
た流体の流れさ渦発生機能の向上を図るのみならず、被
計測流体の流れる方向と直角に設けた渦発生機構により
発生するカルマン渦の発生周波数を超音波を利用して検
出計測するようにし、渦流量計本体の管壁内面に多孔質
で、面密度が大きく細かな空洞（連続気泡）が数多く分
布するような不織布等の吸音機構を附設して管壁での超
音波を有効に吸収させて、不都合な反射を減じ、定在波
や反射波の影響あるいは被計測流体が気体の場合では温
度影響をも減じるようにした渦流量計を提供するにある
。

又、本発明の他の目的とする処は、流体流入側開口部の
角形断面の大きさを渦発生機構を設けた流体直管部の角
形断面より大口径となし、対応する各面を弧状絞面を以
て構成される可及絞部を連結し流量計本体に流入する流
体を大口径四角形断面より可及的に小口径四角形断面に
送り込み乍ら渦発生機構に移送せしめ、之れにより超音
波利用による渦検出機構の機能を向上できる渦列の規則
的発生を期待できて測定精度を著しく向上できるように
した渦流量計を提供するにある。

更に又、本発明の他の目的とする処は、カルン渦発生機
構によって発生されるカルマン渦を検知計数できる超音
波を利用した渦検出機構の超音波送受信器の前面に網状
体を配設して超音波送受信機能を向上できるよらにした
渦流量計を提供するにある。

以下に本発明の実施例を図面と共に説明する。

１は流体の流れ方向と直角断面で四角形状を備えた渦流
量計本体ａの流体流入側の先端開口部に開口した大口径
矩形断面の拡大開口部、２は渦発生機構３を配設した後
端開口部４に通ずる小口径矩形断面の直管部、５は該直
管部２に於いて渦発生機構３の下流側に取付けた超音波
送受信機構６゜７より成る渦検知計測機構を示し該機構
５を管壁８に固定しである。

９は前記開口部１と直管部２との間に於て対応する矩形
断面の各面に亘って弧状絞面１０を以って連結される可
及的絞部で、大口径矩形断面より流入する流体を有効に
無理なく絞り込んで直管部２での渦発生機能を向上でき
るようにしである。

１ａは開口部１の管壁８内に配設した整流装置で、例え
ば図示の如きハニカム構造にしたり或は格子構造にした
りできるものであって乱流状態の被計測流体を拡大開口
部１に於て有効に整流化できるように配慮するものであ
る。

而して、前記した渦発生機構３は直管部２の中央部何処
の中央上下に向かい且つ流体の流れに対して直交する方
向に図示の如く一個固定固着するか或は第５図に示す如
く、頂部を前方に向けた三角柱状の渦発生杆３ａと該杆
３ａの後方に該杆３ａと同−巾員より成り且つ所望の間
隔を以って−又はそれ以上配置される渦発生板３ｂ（図
示では三枚）とより構成すると共に、渦検知計測機構５
の前記超音波送受信機構６，７は渦発生機構３の後方位
置に於て、本体ａの横位置で相対向する管壁８に分離固
定するものである。

１１は本体ａの管壁８に沿って添接した超音波吸収用の
吸音材で、多孔質で面密度が大きく空洞（連続気泡）が
数多く分布する不織布等の材料が有効である。

例えば、日本バイリーン株式会社（東京都中央区日本橋
３−７−２０）の製造販売に係る不織布Ｎｃ−１４８（
商品番号）を用い、之れをソニー・ケミカル株式会社（
東京都中央区日本橋室町１−６）の製造販売に係る［ソ
ニー・ボンド・フィルムＴ４１００Ｊを両面接着剤とし
て使用して管壁８に接着した。

その使用法を示せば、上記両面接着剤は、フィルム基材
としてその表裏両面に接着剤を備えているのでフィルム
上の片面の接着剤塗布面に吸音材１１を載置して押圧す
ることによりフィルム上の片面に不織布（吸音材１１）
を貼着することができる。

この場合、加温しながら押圧する方が接着効果が大きい
。

このようにして両面接着剤に接着された不織布は、これ
を所望の形状に切断して両面接着剤の他面の接着剤塗布
面を利用して本体ａの管壁８に貼付すれば良いが、その
範囲は管壁８全域でも良いが、超音波反射の影響が生ず
る範囲内と限っても差支えない。

以上吸音材１１に就いて本体ａの管壁８に添貼した場合
を記述したが接着剤は上述の構成にとられれるものでな
く、通常の接着剤又は溶着手段を以って実施できると共
にその吸音材１１の種類、材料も特定されるものではな
い。

次に、１２，１２は超音波送信器６と超音波受信器７の
取付筒で。

管壁８に溶接等で固着しである。

１３，１３は雨量６，７を遮閉するための取付筒１２，
１２に螺子等で固定できる取付蓋、１４゜１４はシリコ
ンの如き緩衝材のガスケットであって雨量６，７と取付
蓋１３ 、１３（！：の間に介装し雨量６，１の管路内
に於ける先端面が管壁８と同一面になるように前記取付
蓋１３，１３によって固定し振動等の影響を防止してい
る。

１５は渦発生機構３の止めピンを示す。

而して、前記超音波送信器６、超音波受信器７の前面に
は網状体１６を張設するか、予じめ網状体１６を張設し
であるものを用いるか或は雨量６゜７の筐体前面に張設
する等しい管壁８の内面に添貼される吸音材１１の外表
面とできるだけ同一面を保持できるように網状体１６を
設置するのが好ましい。

（第４図参照）叙上の構成に基づいて本発明の詳細な説
明する。

被計測流体は、先ず本体ａの拡大開口部１に流入され、
鼓に於て該拡大開口部１の形状及び該拡大開口部１内に
設置された整流装置１１によって流れが規制される。

次いで弧状絞面１０を有する可及的絞部９により流れが
順次と連続的に絞り込まれ整流化が促されて直管部２に
達し該直管部２に配設された渦発生機構３により、既に
整流状態の流体に規則正しいカルマン渦列を発生せしめ
句この渦列は流体の流速又は流量に関連して生成される
ものであるから、渦検知計測機構５によって正確に測定
され正確な流速又は流量を計数できるものである。

而して、本体ａはその総べての断面形状が矩形であり而
かもその形状は矩形断面の縦横の割合が任意にとれるの
で大口径矩形断面の拡大開口部１より断面矩形の可及的
絞部９を経て小口径矩形断面の直管部２に流入す□る流
体の流れをその流速、種類、大きさ等に応じて最適な状
態に保ち得ると共に矩形断面であるため流体の流れは安
定しており旋回流の如き不都合な流れの発生を防ぐこと
ができるものである。

又、矩形断面を以って構成される本体ａは所望の取付面
に正確に偏倚することなく安定して而かも確実に設置で
きる。

更に又、渦発生機構３に就いて単体構成でなく二又はそ
れ以上の複数構成の渦発生機構３を附設する時は、更に
カルマン渦発生効果の優れた効果を呈する。

而して、流路内に発生したカルマン渦は超音波渦検出計
測機構５の超音波送信器６により超音波が発信され相対
向した管壁８に臨まれる超音波受信器７に送信されるが
上記被計測流体中を超音波が伝播される間に前記カルマ
ン渦により変調される。

この変調された信号は超音波受信器７によりカルマン渦
に基づく渦発生信号として検出される。

而して超音波発信器６から発信される超音波の波面は球
面状に拡がり乍ら被計測流体中を伝播するので超音波受
信器７以外の管路の管壁８にも到達するが、この内壁面
には不織布の如き吸音材１１を貼付しであるので、超音
波が反射する虞れなく又更に雨量６，７はガスケツ）１
４，１４の防振材を介して固着しであるので振動などの
影響を受は難く従って定在波や反射波その他の雑音が発
生せず、安定した流量測定が可能となる。

実験に拠ると被計測流体が空気の場合、高温に於ても温
度の影響がみられず、安定した信号が観察された。

而して、超音波渦検出機構５の超音波送受信器６．７の
前面には網状体１６をできるだけ吸音材表面と同一面に
張設しであるか超音波送受信器筐体前面に網状体が張設
しであるので核部での超音波反射等の不都合を解消して
高精度の渦検出を可能ならしめるものである。

尚、符号１７は流量計本体ａの取付用フランジを示す。

該取付用フランジ１７を設けないで、別体の取付具を用
いて流量計本体ａを所望の取付位置に固定してもよい。

本発明に拠れば、流量計本体全体の形状が矩形等の角形
状断面を以って構成され、而かも流体流入側の開口部の
大きさが流体直管部の大きさに比し格段と大きく形成さ
れ、而かも整流装置を備えると共に更に両部を可及的絞
部を以って滑らかに無理なく連結しであるので、流量計
本体内に流入する被計測流体は、先ず大口径の角形断面
及び整流装置によって流れ状態が極めて滑らかに規制さ
れ漸次と緩やかに絞られ乍ら、尚一層流れ状態が整流化
され、而かも直管部の小口径の角形断面によって流速が
一様に分布され、最適な流通状態を保ち乍ら渦発生機構
によって渦の発生が生成される。

従って、渦発生は極めて規則的で確実となり、精度の向
上を図り得ると共に、角形断面であるが故に流れによっ
て生ずる旋回流が出にくくなり、而かも円形断面の管壁
に比し管壁の影響を無くし得られるばかりでなく、渦発
生機構、渦検知計数機構の管壁と接する部分よりの流れ
の乱れを極少にできる効果を有する。

更に又、本発明にあっては管壁の一部所望何処又は全域
に亘って吸音材を添接しであるので渦検出用の超音波送
信器及び超音波受信器の管壁反射きいう不都合が回避で
きると共に両送受信器の開口面には網状体を張設しであ
るので尚一層反射という不都合を防いで測定精度を向上
できるものである。

更に又、本発明に拠れば全体が矩形の如き角状断面であ
るため取付設置が簡単容易且つスペースを小さく保つこ
とができ従って狭少な場所での設置に適し、而かも管壁
を利用しての内部設置部材、例えば、渦発生機構、渦検
知計測機構等の取付作業も角形断面であるため円形断面
の構造のものに比し極めて簡単容易となり生産性の能率
向上に役立つものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る渦流量計の一実施例を示す一部切
欠斜面図、第２図は同上の一部横断拡大平面図、第３図
は同上の■〜■線断面図、第４図は超音波送受信器の管
壁取付状態を示す要部の一部切欠拡大平面図、第５図は
渦発生機構を複数構成とした他側の渦流量計の一部切欠
斜面図である。 １・・・・・・四角形状渦流量計本体ａの拡大開口部、
２・・・・・・直管部、３・・・・・・渦発生機構、５
・・・・・・超音波送信器６及び超音波受信器７より成
る超音波渦検出機構、９・・・・・・可及的絞部、１１
・・・・・・吸音材、１４・・・・・・緩衝材、１６・
・・・・・網状体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被計測流体が流れる導管内に流体の流れ方向と直角
   に静止し、前記導管の長手方向中心線を横切って設けた
   渦発生機構の後方に発生するカルマン渦を検出して流速
   、流量を計測できるようにした渦流量計に於て、前記導
   管の流体の流れ方向と直角の断面を角形状となし而かも
   導管の先端開口部を拡大開口部となし且つ所望の整流器
   を装着すると共に前記拡大開口部に連続してノズルの如
   き可及的絞部を設は更に次段に渦発生機構並びに超音波
   を利用した渦検出機構及び後端開口部を有する直管部を
   連設せしめ、前記導管の内壁の全面、若しくは所望部分
   を不織布等の超音波吸音材を接着添設して成る渦流量計
   。 ２ 超音波を利用した渦検出機構は、流路を挾んで相対
   向させた一対の超音波送受信器となし、２等送受信器の
   前面に網状体を保持させて成る特許請求の範囲第１項記
   載の渦流量計。 ３ 渦発生機構は導管内で一部又はそれ以上の多数個に
   よって形成されるようにした特許請求の範囲第１項又は
   第２項記載の渦流量計。