JPS58201026A - 渦流量計 - Google Patents
渦流量計Info
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- JPS58201026A JPS58201026A JP8513182A JP8513182A JPS58201026A JP S58201026 A JPS58201026 A JP S58201026A JP 8513182 A JP8513182 A JP 8513182A JP 8513182 A JP8513182 A JP 8513182A JP S58201026 A JPS58201026 A JP S58201026A
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- Japan
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- flow rate
- vortex
- conduit
- flow
- opening
- Prior art date
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/05—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
- G01F1/20—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow
- G01F1/32—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow using swirl flowmeters
- G01F1/3209—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow using swirl flowmeters using Karman vortices
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、流動する流体中に置かれた渦発生体２ページ
の後方に、左右交互に周期的に発生するカルマン渦を利
用して流体の流量を開側するカルマン渦流量計に関する
ものである。
用して流体の流量を開側するカルマン渦流量計に関する
ものである。
カルマン渦流量計の動作原理は象知の如くあるレイノル
で数の範囲においては、渦の発生周波数ｆが流速Ｖに直
線的に比例することを応用したも 。
で数の範囲においては、渦の発生周波数ｆが流速Ｖに直
線的に比例することを応用したも 。
のである。すなわち
ｆ、、、、Ｓｔ・了 ・・ （１）Ｓｔ： マド
ロバ嚇ル数（一定） ｄ：渦発生体の巾 が成立する。一方渦発生体を含む導管断面積金Ａとする
流量Ｑは Ｑ＝Ａ−ｖ （樟の関係に
ある。したがって、１式と２式から然るにＡ−ＴＴ ＝
（一定）故 Ｑ＝に−ｆ （４
が成立する。すなわち、カルマン渦流量計は３式または
４式から明らかなように、渦発生体後流に周期的に発生
するカルマン渦の発生周波数１検３ ページ 知し計数することにより体積流量を計るものである。
ロバ嚇ル数（一定） ｄ：渦発生体の巾 が成立する。一方渦発生体を含む導管断面積金Ａとする
流量Ｑは Ｑ＝Ａ−ｖ （樟の関係に
ある。したがって、１式と２式から然るにＡ−ＴＴ ＝
（一定）故 Ｑ＝に−ｆ （４
が成立する。すなわち、カルマン渦流量計は３式または
４式から明らかなように、渦発生体後流に周期的に発生
するカルマン渦の発生周波数１検３ ページ 知し計数することにより体積流量を計るものである。
従来、この種の流量計は、ルンジテビリティが広い、２
８Ｅ−１他の流量削と比較して小さい、３精度が指示値
の±１％とオリフィス流量計と比べると高精度である。
８Ｅ−１他の流量削と比較して小さい、３精度が指示値
の±１％とオリフィス流量計と比べると高精度である。
４機械的可動部がなく構造が単純である５出力がデデジ
タル出力であり、コンピュータ入力に適した信号が得ら
れる等の特徴を有している為に主として大流量（例へば
空気の場合は５０ｍ ３ ／ ｈ以上）の工業用計測器
として用いられてきた。
タル出力であり、コンピュータ入力に適した信号が得ら
れる等の特徴を有している為に主として大流量（例へば
空気の場合は５０ｍ ３ ／ ｈ以上）の工業用計測器
として用いられてきた。
この種の流量計が工業用計測器として用いられている場
合の計測可能の下限値である最小流量は気体液体いずれ
の場合も計測される流体の密度と圧力に関係し常温大気
圧下に於ける空気の場合を例にとると、５０ｍ″／ｈ前
後がその下限値であす又最大流量は、最小流量の１０倍
前後のものが一般的である。一方、圧力損失は上記最小
流量、最大流量に対応して最小値は５１ｍｎ Ｈ２０前
後、最大値は６ｏ ｏ−９０前後が一般的である。ひる
かえって圧力損失ΔＰは ΔＲ−にγｖ２（６） Ｋ：比例定数 γ：被測定流体の比重量 Ｖ：流速 の関係にある。
合の計測可能の下限値である最小流量は気体液体いずれ
の場合も計測される流体の密度と圧力に関係し常温大気
圧下に於ける空気の場合を例にとると、５０ｍ″／ｈ前
後がその下限値であす又最大流量は、最小流量の１０倍
前後のものが一般的である。一方、圧力損失は上記最小
流量、最大流量に対応して最小値は５１ｍｎ Ｈ２０前
後、最大値は６ｏ ｏ−９０前後が一般的である。ひる
かえって圧力損失ΔＰは ΔＲ−にγｖ２（６） Ｋ：比例定数 γ：被測定流体の比重量 Ｖ：流速 の関係にある。
一方、最小流速の下限値はレイノズル数とも関係があり
、実用上は渦検出手段の感度と許容精度によって決定さ
れる。又最大流速はカルマン渦放出の規則性や、安定性
がどの程度失われるか迄認める力）、すなわち許容精度
と、圧力損失及び渦発生体に作用し、流速の二乗で増加
する圧力抗力と渦発生体の設計上の強度バランス等から
決定される。
、実用上は渦検出手段の感度と許容精度によって決定さ
れる。又最大流速はカルマン渦放出の規則性や、安定性
がどの程度失われるか迄認める力）、すなわち許容精度
と、圧力損失及び渦発生体に作用し、流速の二乗で増加
する圧力抗力と渦発生体の設計上の強度バランス等から
決定される。
工業計測に於ける圧力損失ΔＰの５０Ｃ）ｒａｒｌｌ
２０（ｏ、 ｏｔｓＫｇ／ ｃｒｌ ）前後という値は
、一般的に低圧損として評価されており、実用上全く問
題にならない。
２０（ｏ、 ｏｔｓＫｇ／ ｃｒｌ ）前後という値は
、一般的に低圧損として評価されており、実用上全く問
題にならない。
一方カルマン渦流量計を民生用機器例へば、ガス給湯機
器等の大燃焼機器分野に於ける空気又は６ページ 燃焼ガスの流量検知制御手段として用いるとき、最小流
量時に於いては論外であるが、最大流量時に於いては、
その圧損が１０ｗｎＨ２Ｏ前後でも問題になる場合があ
る。
器等の大燃焼機器分野に於ける空気又は６ページ 燃焼ガスの流量検知制御手段として用いるとき、最小流
量時に於いては論外であるが、最大流量時に於いては、
その圧損が１０ｗｎＨ２Ｏ前後でも問題になる場合があ
る。
したがって、カルマン渦流置割はその為に民生用機器等
のなお低圧損であることを要求される分野には応用され
にくかった。
のなお低圧損であることを要求される分野には応用され
にくかった。
更に具体的には、例へば上記のようなガス給湯機器の場
合を例にあげると最大定格が３万に、ｉ、Ａでその燃焼
出力を％迄可変できるような設計仕様の場合、燃焼に必
要な空気量の調整範囲は約７ｎＩ／ｈ〜４２ｎ／／ｈ程
度である。
合を例にあげると最大定格が３万に、ｉ、Ａでその燃焼
出力を％迄可変できるような設計仕様の場合、燃焼に必
要な空気量の調整範囲は約７ｎＩ／ｈ〜４２ｎ／／ｈ程
度である。
したがって、流速の上限、下限を何に工業計測用の場合
と同一と考えた場合とりわけ流速の下限値は計測可能な
最小流量が工業用の５０ｎ／／ｈから民生用の７ｄ／ｂ
になった場合でも、一定以上の流速を維持する必要があ
る為に導管の断面積をそれだけ減少せざるをえ々い。
と同一と考えた場合とりわけ流速の下限値は計測可能な
最小流量が工業用の５０ｎ／／ｈから民生用の７ｄ／ｂ
になった場合でも、一定以上の流速を維持する必要があ
る為に導管の断面積をそれだけ減少せざるをえ々い。
しかし、開側流量が、小さくなったわりには←）式から
明らかなように、流速Ｖの値が変化しないのνぺ一：グ で圧力損失ΔＰの値は、工業計測の場合とほぼ同一にな
る。換言すればカルマン渦流量計の定格流量が大流量計
測の場合でも、あるいは小流量計測の場合でも流速Ｖは
ほぼ同一レベルに保つ必要があり、従って圧力損失ΔＰ
は、はぼ同一の値になるのである。故に流量がｔｓｏｔ
ｔｌ／ｈ以下の低流量で低圧損が、要求される。例えば
ガス給湯機器等に於ける燃焼機器の空気量計測制御等へ
の応用を困難にし、同時にその解決策が望まれていたも
のである。
明らかなように、流速Ｖの値が変化しないのνぺ一：グ で圧力損失ΔＰの値は、工業計測の場合とほぼ同一にな
る。換言すればカルマン渦流量計の定格流量が大流量計
測の場合でも、あるいは小流量計測の場合でも流速Ｖは
ほぼ同一レベルに保つ必要があり、従って圧力損失ΔＰ
は、はぼ同一の値になるのである。故に流量がｔｓｏｔ
ｔｌ／ｈ以下の低流量で低圧損が、要求される。例えば
ガス給湯機器等に於ける燃焼機器の空気量計測制御等へ
の応用を困難にし、同時にその解決策が望まれていたも
のである。
本発明は、上記従来の欠点を解消するもので、低流量領
域（５ｏｉ／ｈ以下）に於ても低圧損金可能にし、しか
も、カルマン渦流量計としてのその他の特徴をもたせて
民生機器等の流量計測を可を流す複数の導管からなり、
この複数の導管のうちの一つに渦発生体を配設し、これ
により、発生するカルマン渦を検出する手段を備え、他
のそれぞれの導管を流量変化に共なう圧力損失特性が前
７７．−ジ 記一つの導管の場合はソ同一になるように構成すると共
に他に他のそれぞれの導管の流路を開閉する流路開閉機
構金偏え、前記渦検出手段から発信される電気信号を受
けてこの流路開閉機構を開閉する電気制御回路とから構
成したものである。
域（５ｏｉ／ｈ以下）に於ても低圧損金可能にし、しか
も、カルマン渦流量計としてのその他の特徴をもたせて
民生機器等の流量計測を可を流す複数の導管からなり、
この複数の導管のうちの一つに渦発生体を配設し、これ
により、発生するカルマン渦を検出する手段を備え、他
のそれぞれの導管を流量変化に共なう圧力損失特性が前
７７．−ジ 記一つの導管の場合はソ同一になるように構成すると共
に他に他のそれぞれの導管の流路を開閉する流路開閉機
構金偏え、前記渦検出手段から発信される電気信号を受
けてこの流路開閉機構を開閉する電気制御回路とから構
成したものである。
上記構成によって、基準流量値以下の流量範囲に於いて
は渦検出手段の設置していない他のそれぞれの導管を流
路開閉機構で、閉状態にし、渦検出手段の設置しである
一つの導管のみで計量し、又流量が基準流量値以上の流
量範囲に於いては、流路開閉機構を開状態にして複数の
導管から同時に流れるように構成し計量するので流量が
増加しても流速が増加せず、従って圧力損失が増加しな
いことになる。
は渦検出手段の設置していない他のそれぞれの導管を流
路開閉機構で、閉状態にし、渦検出手段の設置しである
一つの導管のみで計量し、又流量が基準流量値以上の流
量範囲に於いては、流路開閉機構を開状態にして複数の
導管から同時に流れるように構成し計量するので流量が
増加しても流速が増加せず、従って圧力損失が増加しな
いことになる。
以下、本発明の一実施例を第１図、第２図にもとづいて
説明する。
説明する。
第１図は本発明のカルマン渦流量計を柱状渦発生体全柱
状上面から視る如く描いた概略説明図である。１は導管
下、２は導管１［，３は導管下１内に設けた渦発生体、
４は導管■２内に設けた抵抗体、５Ａと５Ｂは導管■２
の流れを制御する流路開閉機構、すなわち５Ａは導管ｍ
ｌ開閉する為のダンパ５Ｂは導管■２の外側に配設され
ダンパ５Ａを作動する為のモータ、そして６は渦検出手
段Ｓからの信号によりその時の流量値を演算すると共に
基準値と比較判断して流路開閉機構５Ａ’ｉ５動作させ
たり、又流量演算回路を切換えたりする回路から構成さ
れた電気制御回路である。７は流体の乱れを緩和させ流
量精度向上の為に設けた整流格子８は渦発生体３の後流
に発生するカルマン渦である。
状上面から視る如く描いた概略説明図である。１は導管
下、２は導管１［，３は導管下１内に設けた渦発生体、
４は導管■２内に設けた抵抗体、５Ａと５Ｂは導管■２
の流れを制御する流路開閉機構、すなわち５Ａは導管ｍ
ｌ開閉する為のダンパ５Ｂは導管■２の外側に配設され
ダンパ５Ａを作動する為のモータ、そして６は渦検出手
段Ｓからの信号によりその時の流量値を演算すると共に
基準値と比較判断して流路開閉機構５Ａ’ｉ５動作させ
たり、又流量演算回路を切換えたりする回路から構成さ
れた電気制御回路である。７は流体の乱れを緩和させ流
量精度向上の為に設けた整流格子８は渦発生体３の後流
に発生するカルマン渦である。
第２図は、本発明の一実施例のカルマン渦流量計と従来
の単一導管によるカルマン渦流量計（図示せず）の場合
の流量圧力損失特性の概略・比較図であり、横軸は流量
Ｑを、縦軸は圧力損失ΔＰ′ｆ：表わしている。イと口
の曲線は本考案−実施例の場合の上記特性を示しており
、イとハの曲線は従来の単一導管による場合の特性を示
している。そしてｑは最大定格流量値をΔＰＡ及びΔＰ
Ｂは、それぞれ最大定格流量値ｑに於ける従来の単−導
管−ページ による場合と、本発明一実施例の複数の導管の場合に於
ける圧力損失値である。
の単一導管によるカルマン渦流量計（図示せず）の場合
の流量圧力損失特性の概略・比較図であり、横軸は流量
Ｑを、縦軸は圧力損失ΔＰ′ｆ：表わしている。イと口
の曲線は本考案−実施例の場合の上記特性を示しており
、イとハの曲線は従来の単一導管による場合の特性を示
している。そしてｑは最大定格流量値をΔＰＡ及びΔＰ
Ｂは、それぞれ最大定格流量値ｑに於ける従来の単−導
管−ページ による場合と、本発明一実施例の複数の導管の場合に於
ける圧力損失値である。
上記第１図の構成に於いて、流量Ｑが最大定格流量ｑの
４−の範囲、すなわち０くＱく−の値になったとき、も
しも流路開閉機構５Ａが開状態であるときは閉状態にな
るべく電気制御回路６で判断され、同時に、その信号が
モータ５Ｂへ送られる。
４−の範囲、すなわち０くＱく−の値になったとき、も
しも流路開閉機構５Ａが開状態であるときは閉状態にな
るべく電気制御回路６で判断され、同時に、その信号が
モータ５Ｂへ送られる。
このような状態から流体の流量全増加しつづけていくと
、定格の棒の流量になる壕で被測定流体は導管下１のみ
に流れて渦発生体３の後流に周期的にカルマン渦８を発
生させる。そして渦検出手段Ｓでこの周波数ｆｉ検知し
電気制御回路６でＱ−ｋｆとして演算する。このときの
流量圧力損失特性は第２図のイの曲線になる。そして流
量が定格のμ以上になると５Ａのダンパが開状態になる
べく６の電気制御回路６Ｂのモータに電気信号が送られ
、導管下１と導管■２の中央の位置にきたところで停止
し、流体が導管下１と、導管Ｉ２の両方から流れるよう
になる。然るに、第１図に１０ページ 於いて導管下１上流の圧力Ｐｏと下流の圧力Ｐ１の差圧
であるＰ。−Ｐｌの値が導管■２上流の圧力Ｐ。
、定格の棒の流量になる壕で被測定流体は導管下１のみ
に流れて渦発生体３の後流に周期的にカルマン渦８を発
生させる。そして渦検出手段Ｓでこの周波数ｆｉ検知し
電気制御回路６でＱ−ｋｆとして演算する。このときの
流量圧力損失特性は第２図のイの曲線になる。そして流
量が定格のμ以上になると５Ａのダンパが開状態になる
べく６の電気制御回路６Ｂのモータに電気信号が送られ
、導管下１と導管■２の中央の位置にきたところで停止
し、流体が導管下１と、導管Ｉ２の両方から流れるよう
になる。然るに、第１図に１０ページ 於いて導管下１上流の圧力Ｐｏと下流の圧力Ｐ１の差圧
であるＰ。−Ｐｌの値が導管■２上流の圧力Ｐ。
と下流の圧力Ｐ２の差圧であるｐｌ−ｐ２の値とダンパ
５Ａを開状態にしたとき同一になるように抵抗体４を配
設しているので、流量Ｑが定格流量の棒から最大定格流
量ｑの範囲では Ｑ＝ ２ ｋ ｆ （６
）として計量できる。しかもこの流量範囲に於いては流
路断面積が、２倍になった為に流速がＷになり、したが
って５式から明らかなように圧力損失が、単一導管の従
来の場合（への点線の曲線）のはゾ％になシ、第２図に
於ける口の曲線に従った流量圧力損失特性になる。
５Ａを開状態にしたとき同一になるように抵抗体４を配
設しているので、流量Ｑが定格流量の棒から最大定格流
量ｑの範囲では Ｑ＝ ２ ｋ ｆ （６
）として計量できる。しかもこの流量範囲に於いては流
路断面積が、２倍になった為に流速がＷになり、したが
って５式から明らかなように圧力損失が、単一導管の従
来の場合（への点線の曲線）のはゾ％になシ、第２図に
於ける口の曲線に従った流量圧力損失特性になる。
このように流量が定格のｖ２を境界にして１の導管下の
みを流れるようにするか、あるいは１の導管下ど２の導
管Ｈの両通路を流れるようにするかを、下流に配設した
ダンパ５Ａで初盆るように構成したことにより、流量計
測の全範囲にわたってきわめて低い圧力損失になる。と
りわけ定格の１以上の流量範囲に於いては第２図口の曲
線の如く１１ ページ 従来より著しく低い圧力損失になる。
みを流れるようにするか、あるいは１の導管下ど２の導
管Ｈの両通路を流れるようにするかを、下流に配設した
ダンパ５Ａで初盆るように構成したことにより、流量計
測の全範囲にわたってきわめて低い圧力損失になる。と
りわけ定格の１以上の流量範囲に於いては第２図口の曲
線の如く１１ ページ 従来より著しく低い圧力損失になる。
次に本発明の他の実施例を第３図に示す。
この実施例では先に説明した第１の実施例である第一図
に於ける抵抗体４′ｆｔ：配設するかわりに導管■２の
内寸法を導管工１より狭くすることで流量変化に共なう
導管工１と導管Ｈ２の圧力損失特性が等しくなるように
構成したものである。
に於ける抵抗体４′ｆｔ：配設するかわりに導管■２の
内寸法を導管工１より狭くすることで流量変化に共なう
導管工１と導管Ｈ２の圧力損失特性が等しくなるように
構成したものである。
このように構成したことによって第一の実施例の場合と
同様に第２図に示した１１口のような低い圧力損失特性
になる。
同様に第２図に示した１１口のような低い圧力損失特性
になる。
以上の説明から明らかなように本発明のカルマン渦流量
計によれば測定流体を流す為の導管を複数の導管で構成
し、小流量時、大流量時の場合、場合に対応して流路導
管の有効断面積を変化させることにより、従来のような
定格付近での圧力損失の増大の問題がなく、広い流量範
囲にわたって超低圧損の流量Δを実現するものである。
計によれば測定流体を流す為の導管を複数の導管で構成
し、小流量時、大流量時の場合、場合に対応して流路導
管の有効断面積を変化させることにより、従来のような
定格付近での圧力損失の増大の問題がなく、広い流量範
囲にわたって超低圧損の流量Δを実現するものである。
第１図は本発明の一実施例によるカルマン渦流量計の構
成図、第２図は同カルマン渦流量計の流量圧力損失特性
図、第３図は本発明他の実施例によるカルマン渦流量計
の概略説明図である。 １．２・・・・・・導管、３・・・・・・渦発生体、４
・・・・・抵抗体、ｅｓ Ａ、５ Ｂ・・・・・・流路
開閉機構、６・・・・電気制御回路、Ｓ・・・・・・・
渦検出手段。 代理人の氏名 弁理士 中 尾敏 男 ほか１名第２図 子ｚｆＩ 第３図 δ
成図、第２図は同カルマン渦流量計の流量圧力損失特性
図、第３図は本発明他の実施例によるカルマン渦流量計
の概略説明図である。 １．２・・・・・・導管、３・・・・・・渦発生体、４
・・・・・抵抗体、ｅｓ Ａ、５ Ｂ・・・・・・流路
開閉機構、６・・・・電気制御回路、Ｓ・・・・・・・
渦検出手段。 代理人の氏名 弁理士 中 尾敏 男 ほか１名第２図 子ｚｆＩ 第３図 δ
Claims (2)
- （１） 被測定流体を流す複数の導管からなり、この
複数の導管のうちの一つに、前記流体の流れと直角に設
けた渦発生体と、これにより発生するカルマン渦を検出
する渦検出手段を具備し、他のそれぞれの導管の少なく
とも一つ以上に流路を開閉する流路開閉機構を備えて、
前記渦検出手段から発信する電気信号を受けて流量を演
算し、この演算値と基準値とを比較判別して前記流路開
閉機構を開閉動作させる電気制御回路を有した渦流量計
。 - （２） 他のそれぞれの導管を、この導管内における
流量変化に伴なう圧力損失特性が渦発生体及び渦検出手
段全具備した一つの導管とほぼ同一になるように構成し
た特許請求の範囲第１項記載の渦流量計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8513182A JPS58201026A (ja) | 1982-05-19 | 1982-05-19 | 渦流量計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8513182A JPS58201026A (ja) | 1982-05-19 | 1982-05-19 | 渦流量計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58201026A true JPS58201026A (ja) | 1983-11-22 |
Family
ID=13850091
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8513182A Pending JPS58201026A (ja) | 1982-05-19 | 1982-05-19 | 渦流量計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58201026A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4884441A (en) * | 1988-05-11 | 1989-12-05 | Lew Hyok S | Variable capacity flowmeter |
| US4941361A (en) * | 1988-06-20 | 1990-07-17 | Lew Hyok S | Three-in-one flowmeter |
-
1982
- 1982-05-19 JP JP8513182A patent/JPS58201026A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4884441A (en) * | 1988-05-11 | 1989-12-05 | Lew Hyok S | Variable capacity flowmeter |
| US4941361A (en) * | 1988-06-20 | 1990-07-17 | Lew Hyok S | Three-in-one flowmeter |
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