JPS6014153A - 静電容量式測定装置 - Google Patents

静電容量式測定装置

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JPS6014153A
JPS6014153A JP12194483A JP12194483A JPS6014153A JP S6014153 A JPS6014153 A JP S6014153A JP 12194483 A JP12194483 A JP 12194483A JP 12194483 A JP12194483 A JP 12194483A JP S6014153 A JPS6014153 A JP S6014153A
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JP
Japan
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electrodes
powder
electrode
circular tube
axis
Prior art date
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Pending
Application number
JP12194483A
Other languages
English (en)
Inventor
Yuji Doi
土井 勇次
Morihiko Sakakibara
榊原 守彦
Shigetada Matsushita
重忠 松下
Tatsuji Maidoko
毎床 辰次
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
Nippon Steel Corp
Fuji Electric Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS6014153A publication Critical patent/JPS6014153A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/56Measuring 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 electric or magnetic effects

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の屈する技術分野〕 本発明は、配管中を空気によって搬送される微粉炭のよ
うな混合流体中の粉体の濃度または粉体の速度を静電容
量の変化によって測定する静電容量式測定装置に関する
。この種の静電容量式測定装置としては、たとえば、相
関式速度計、相関式強度計、相関式速度計等がある。
〔従来技術とその問題点〕
粉体と流体とからなる混合流体中の粉体の流量は、その
粉体の濃度と速度とを測定することによって得られるが
、この粉体の速度を測定するために、従来、粉体の流れ
る管路に沼って所定距離りだげ離して2個の検出器を設
け、この雨検出器から得られる二つのゆらぎ信号を用い
て相互相関演算を行ない、その結果にもとづいて粉体の
速度を測定する、いわゆる相関式速度測定法がしばしば
用いられている。
第1図(A)はこのような相関式速度変換器と濃度変換
器とを用いた従来の相関式粉体流量計の構成図で、この
流量計は以下に説明するようにして粉体の流量を測定す
るものである。すなわち、図において1は絶縁物製の円
管、30はその内部を搬送流体によって流れる粉体、矢
印は粉体30の流動方向、3,5.7は円管1の外側面
に、その円管の軸方向に並べて、かつ粉体の流動方向に
従って順次間隔を置いて固設した濃度検出用電極で、こ
の電極3,5.7は円管1の軸と同一方向に長い対向辺
を有する短冊状に形成されている。4および6はそれぞ
れ電極3と5との間および電極5と7との間の円管1の
側面に固設された速度検出用電極で、この電極4,6は
円管1の軸と同一方向に短い対向辺を有する短冊状に形
成されている。
成、固設した共通電極で、この電極2も電極3〜7と同
様に円管1の軸と同一方向に対向辺を有する短冊状に形
成されており、31は電極2と電極3〜7とで形成され
た5組の対向を他に高周波交流電圧を印加する電源であ
る。電極2〜7は上述のように形成され、かつ゛電極3
,5.7は並列に接続されているので、電極4と2とで
第1対向′電極14が、1扛極2と6とで第2対向電極
16が、電極2と3.5.7とで第3対向電極13か形
成されている。したがって対向電極13,14.16の
各々にはその静電容量に応じた電流が流れるが、この静
電容量は極板間に流入して来た粉体によって増力+1L
この増加分が粉体の濃度に依存するので、前記電流の増
加分が粉体濃度に応じた信号となる。10は第3対向直
惚13の出力W(N、が入力されて、この電流の増加分
に相当してかつ時間的に平滑された信号を濃度信号ρと
して出力する濃度変換器で、8゜9はそれぞれ第1.第
2対向電極14 、16の各出力電流が入力されてこれ
ら電流の増加分に応じた上流側ゆらぎ信号U1、下流側
ゆらぎ信号U2を出力する第1.第2変換器、11は信
号U1とU2とが人力されてこれらの信号に対して相互
相関演勇、を行なって遅延時間Tをめ、さら−にL/T
の演算を行なって粉体30の流速に相当する信号υを出
力する相関演算器、17は第1変換器8と第2変換器9
と相関演算器11とからなる相関式速度変換器、12は
出力信号Vとρとが人力されて両者の積に応じた信号を
出力する乗算器である。第1図の流量計は上述のように
構成されているので乗算器12の出力信号によって粉体
30の流量を測定することができることになる。
ところが上述のような対向電極13 、14 、.16
を用いた流量計には、一般に、以下に説明するような問
題がある。すなわち、第1図(B)は上記の対向電極1
3,14.16のいずれかが設けられた管路部分を示し
たもので、32 、33はそれぞれ電極、34はこれら
の電極からなる対向電極、Iは管路の断面積、lは対向
電極340円管1の軸方向における長さである。対向電
極34内に粉体が流入した場合、一般にこの粉体が一様
に分布することは少なく、通常、粉体の濃度は面積I内
の場所によって異なりまた長さlの間の場J9’rによ
っても異なる。これは、たとえば円管が水平かもしくは
水平に対して傾いているような場合粉体は重力によって
下側に集まり、円管が垂直であっても上流側の曲管部の
影響で粉体は偏流したり時には旋回流となったりするた
めであり、また通常粉体は円管壁の近(ではゆっくり流
れ中心部では搬送流体に巻き込まれて速く流れるためで
ある。したがって対向電極34内の粉体の濃度を今Rと
するとこのRはlとlとの関数である。故忙このような
濃度分布をもった粉体30の対向電極34内の空間的平
均濃度を几と1″′ると、この几は(1)式で表される
R=(1/−−A)・立r、it(、、g・dr・di
・・・・・・(1)また通常、対向電極34には5.l
に依存した感度分布があるので、この感度分布をWとし
比例定数をKとすると、この対向電極に一定電圧を印加
した時に該対向電極から出力される電流信号Xは(2)
式で表される。
したがって(1)式および(2)式から(3)式が脅ら
れる。
(3)式から明らかなようにWがz、lに依存しない定
数であるとXはHに比例するが、上述したように通常W
は定数ではないからXはWの影響を受けることになる。
すなわち第1図(A)において、対向電極13,14゜
16によって検出される信号は粉体30のこれら電極内
における空間的平均濃度に比例せず該粉体の濃度分布に
依存するので、このような信号にもとづいて得られた速
/llt変換器17の出力信号Vもまた粉体の濃度分布
に依存した信号となっている。したがって第1図(A)
に示したような従来の流量計においては、対向1=極1
3,14.16のそれぞれに感度分布が存在すると、乗
算器12の出力信号は粉体の濃度分布の影響を受けるの
で正しい流量を表さないという欠点があることになる。
〔発明の目的〕
本発明は、粉体の流れに偏流を生じ、この結果対向電極
内に粉体の不均一な羨度分布が存在しても、この分布の
′#響を党けることなく正しく粉体の濃度または速度あ
るいは流量を測定することのできる、前記対向電極の静
電容量を利用した静電容量式測定装置、特に感度分布の
一様なその電極構造を提供することを目的とするもので
ある。
〔発明の要点〕
この発明は、混合流体の流れる絶縁物製円管と、この円
管に対向して設けられて静電容量を検出する対向電極と
を備えた静電容量式測定装置において、前記対向電極を
構成する二つの電極の各々を、前記円管の軸に対して狐
岑角度がほば105°になるように形成したものであっ
て、このように対向電極を構成することによってこれら
対向電極における感度分布を一様にし、これによって、
対向電極内に粉体濃度の不均一が存在しても、これら対
向電極によって検出される信号が各対向電極内における
粉体の空間的平均濃度に比例するようにして、粉体の偏
流にもとづく濃度分布の不均一の影響を受けることがな
いようにしたものである。
〔発明の実施例〕
第2図は本発明による静電容量式測定装置を相関式粉体
流量計に適用した場合の電極部構造の一実施例を示す斜
視図で、第3図は第2図の電極50部分で円管1を切断
した断面図である。本発明による流量計は、第2図の電
極部が第1図(八)に示したのと同様に速度変換器と濃
度変換器とに接続され、さらにこの両変換器の出力側が
乗算器に接続されて構成される。第2図および第3図に
おいては各電極の電位を外部に導き出すための端子は図
示していない。
第2図および第3図において、Y−Yは円管1の軸、O
はその軸と第3図の断面との交点で、この場合電極2〜
7は第1図の場合と同様に形成されているが、′電極2
は電極3〜7のそれぞれと対向するように分陪された5
個の電極で構成されてもよい。2a、2aおよび5a 
、 5aはそれぞれ電極2および5の軸Y−Yと同一方
向の対向辺で、αおよびβはそれぞれ対向辺2a、2a
および5a、5aが軸Y−Yに対して張る角度であり、
この場合αもβもほぼ105°になるように電極2,5
が形成されている。図示していフエいが電極3,4.6
および7も上Haと同様に、それらにおける@Y−Yと
同一方向の対向辺が+i4i+ Y −Yに対してほぼ
105°の角度を張るように形成されている。
第4図は角度αおよびβがそれぞれ異なる′電極2およ
び5を円管1に設けて、第3図に示した断面における電
極間の感度分布を測定した実験結果の一例で、同図(A
) 、 (B) 、 (C) 、 (1))はそれぞれ
α=β=140°、120°、105°、90°の場合
である。図において円管1内に記された数字は感度の測
定結果を示すもので、これらのうち、円管のはぼ中央の
ものはその円管の中心附近の、円管の周縁のものはその
数字の記された位置に近い円管の管壁近傍の測定結果で
ある。これらの感度は円管の中心附近の感度を1とした
相対感度で示されている。
第4図から明らかなようにα=β=105°の場合が最
も感度分布が一様であるといえる。したがって第2図お
よび第3図に示したように形成された電極2および5に
おいては、両電極間の感度分布が軸Y−Yに垂直な断面
内においてもまた軸Y −Yの方向においてもほぼ均一
になっており、さらに第2図において電極3,4,6.
7も電極5と同様に形成されているので、これらの電極
3,4゜6.7の各々と電極2との間の感度分布もほぼ
均一になっている。このため第2図および第3図に示し
たように形成された電極部を用いた相関式粉体流量計で
は、電極3〜7の各々と′電極2との間に粉体の偏流に
もとづ<濃度分布の不均一が存在しても、各対向電極か
ら出力される侶°号は(3)式によってこの濃度分布の
不均一の影響を受けない信号、すなわち対向電極内にお
ける粉体の空間的平均濃度に比例した信号になるので、
粉体の流量を正確に測定できることになる。
なお、第2図の実施例では、対向′は極13,14゜1
6は円管1の上・下外周面に設けられているが、本発明
においては特にこの例に限定されるものではなく、管底
流の影響を極力少なくする点からは左右設置が好ましい
〔発明の効果〕
以上に説明したように、本発明においては、混合流体の
流れる絶縁物製円管と、この円管に対向して設けられて
静電容量を検出する対向電極とを備えた静電容量式測定
装置において、その対向電極を構成する二つの電極の各
々を、前記円管の軸に対して角度がほぼ105”になる
ように形成したので、対向電極の各々の電極内の感度分
布が一様になる結果、対向電極内における粉体の濃度分
布が粉体の偏流によって不均一になっても対向電極から
出力される信号はこの濃度分布の不均一の影響を受けな
い信号となる。
そして、本発明による静電容量式測定装置を適用した相
関式粉体流量計の一実施例によれば、粉体の流れる円管
の側面に第1乃至第3対向電極を設け、この第1および
第2対向電極における各静電容量を利用して相関式速度
変換器で粉体の速度に応じた信号を出力させ、また第3
対向電極における静電容量を利用して濃度゛変換器で粉
体の濃度に応じた信号を出力させ、前記の両変換器の出
力信号を乗算器で掛算させてその乗算器の出力信号によ
って粉体の質量流量を測定するようにした相関式粉体流
量計において、前記第1乃至第3対向電極のそれぞれを
構成する二つ電極の各々を、前記円管の軸と同一方向の
対向辺を有する短冊状に形成して、かつこの対向辺の前
記軸に対して角度がほぼ105°になるようにしたので
、このような粉体流量計においては第1乃至第3対向電
極の各々の電極内の感度分布が一様になる結果、各対向
電極内における粉体の濃度分布が粉体の偏流によって不
均一になってもそれらの対向電極から出力される信号は
この濃度分布の不均一の影響を受けない信号となる。し
たがって、粉体の流量を正確に測定する相関式粉体流量
計を得ることができる効果がある。なお本発明は上述し
た粉体の流量測定に限られるものではなく、円管内を流
動する油に含まれる気泡量を測定する誘電率式ボイド計
にも適用できるものであることは、本発明による流量計
の作用から明らかである。
【図面の簡単な説明】
第1図(A)は従来の相関式粉体流量計の構成図、第1
図(B)は第1図(A)の対向電極のうちのいずれかが
設けられた管路部分を示した図、第2図は本発明による
静電容量式測定装置の考えに基づく相関式粉体流量計に
おける電極部の一実施例の斜視図、第3図は8I¥2図
の1つの電極の部分で円管を切断した断面図、第4図は
電極間における感度分布の実測結果の一例である。 1・・・円管、2〜7・・・電極、13・・・第3対向
電極、14・・・第1対向′電極、16・・・第2対向
電極、30・・・粉体、Y−Y・・・円管1の軸。 第2図 第3図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 混合流体の流れる絶縁物製円管と、この円管の外周に該
    円管の軸を介して対向して設けられて静・亀容量を検出
    する対向電極とを備えた静電容量式測定装置において、
    前記対向電極を構成する二つの′電極の各々を、前記円
    管の軸に対して角度がほぼ105°になるように形成し
    たことを特徴とする静電容量式測定装置。
JP12194483A 1983-07-05 1983-07-05 静電容量式測定装置 Pending JPS6014153A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01111080A (ja) * 1987-10-23 1989-04-27 Naigai Tokushu Senko Kk 繊維製品の捺染による模様出し方法
EP3117956A1 (de) * 2015-07-17 2017-01-18 HILTI Aktiengesellschaft Handwerkzeugmaschine und steuerungsverfahren damit

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