JPS6025528Y2 - 流速流量測定装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、カルマン渦を利用した流速流量測定装置に関
するものである。

更に詳述すれば、カルマン渦により物体に作用する交番
力を検出して空気信号として取り出し流速又は流量を測
定する流速流量測定装置に関するものである。

従来よりカルマン渦発生周波数を空気信号として取り出
す流速流量測定装置としては、第１図に略示するごとく
、流路中に挿入された柱状の物体１の側面にダイアフラ
ム２を設け、このダイアフラム２に対向してノズル３を
配置し、ダイアフラム２をフラッパーとしてノズル・フ
ラッパー機構を構成して、カルマン渦発生によるダイア
フラム２の変位周波数をノズル３により検出するものが
ある。

あるいは、第２図に略示の如く、ダイアフラム２の変位
を力棒４を介して、ノズルフラッパ機構（図示せず）等
に導き、カルマン渦発生周波数を検出するものがある。

しかしながら、このようなものにおいては、可撓性のあ
るダイアフラムを変位させるので堅牢にすることができ
ず信頼性が低い。

更に、第２図例の力棒４を使用したものにおいては、ダ
ンパーとして、ダイアフラム２の内側にシリコンオイル
５が充填されるが、このシリコンオイル５等によって装
置の使用可能温度の制限を受ける。

本考案は、これらの問題点を解決したものである。

本考案の目的は、簡単な構成により、堅牢、安価で、確
実な空気信号の得られる流速流量測定装置を提供するに
ある。

この目的を達成するために、カルマン渦により物体に作
用する交番力を検出して流速流量を測定する流速流量測
定装置において、前記物体に配置された圧電素子と、該
圧電素子に電気的に接続され四隅が固定された矩形状の
コイルと、該コイルの一方の対辺にそれぞれ互いに逆方
向をなす磁場を加える磁場発生手段と、一端側が前記両
対辺に接続された力棒と、該力棒の他端側に設けられ該
力棒に加えられる力あるいは変位を検出する検出手段と
を具備してなる流速流量測定装置を構成したものである
。

以下、実施例について説明する。

第３図は本考案の一実施例の構成説明図である。

図において、１は測定流体が流れる管路、２は管路１に
直角に取付けられたステンレスからなる柱状の渦発生体
（＝物体）である。

３は渦発生体２に設けられた凹部で、４は凹部３内に配
置された力検出センサである。

力検出センサ４は、この場合は、第４図に示すごとく、
円板状の素子本体４１と素子本体４１の両面に設けられ
た半円板状の電極４２〜４５よりなる。

電極４２〜４５は素子本体４１のΦ心を挟んで対称形に
設けられ、渦発生体２の軸心をはさんで流路方向と直角
方向に対称になるように配置されている；素子本体４１
はこの場合は、圧電素子が使用されている。

５は力検出センサ４を凹部３内に渦発生体２より絶縁し
て封着する封着体で、この場合は、ガラス材が用いられ
ている。

６は力検出センサ４からの信号を空気信号に変換する変
換部である。

変換部６は第５図に略示する如く、力検出センサ４に接
続されその四隅６１１がたとえば筐体等に支持され矩形
状に巻回されたコイル６１と、コイル６１の一方の対辺
６１２，６１３に互いに逆方向をなす磁場６３を加える
磁場発生手段と、対辺６１２゜６１３に一端が接続され
た力棒６４と、力棒６４の他端に対向して配置され、力
棒の他端とノズルフラッパ機構を構成するノズル６２と
よりなる。

磁場６３は、この場合は、永久磁石により形成され、図
示の如く、紙図に対して垂直方向に、かつ、互いに逆方
向に、磁束Ｂが通るようは形成されている。

゛以上の構成にわいて、管路１内に測定流体が流れると
、渦発生体２にはカルマン渦により第３図に示す矢印×
のような交番力が作用する。

この交番力は封着体５を介して力検出センサ４−に伝達
される。

この場合、渦発生体２には第３図に示す如く、渦発生体
２の中心軸をはさんで逆方向の応力変化が発生する。

而して、力検出センサ４の電極４２−電極４３．電極４
４−電極４５間にはこの応力変化に対応した電気信号（
たとえば、電圧の変化）が生ずる。

この変化の回数を検出することにより渦発生周波数が検
出できる。

パ面しで、電極４２−電極４３．電極４４−電極４５間
の電気出力を差動的に処理すれは２倍の電気出力を得る
ことができる。

この場合、圧電素子４１に発生する電圧Ｅは下記の如く
なる。

Ｅ＝−ｇＴ ｇ：圧電定数 Ｔ＝圧電素子４１に加わる応力 第５図の番号４の点線内はその等価回路を示したもので
発生電圧源Ｅと圧電素子容量Ｃとは直列回路になる。

発生電圧の替りに、発生電荷又は発生電流を考えると電
荷源Ｑ、電流源Ｉと容量Ｃとは並列回路となる。

次に、第６図に示す如く、磁束密度Ｂなる磁場中にある
導体１に■なる電流が流れている時に、導体１に作用す
る力は、導体の線容素を出とすると ｄＦ＝４（ｄｉ・Ｂ〕で示される。

導体１中で、磁束密度Ｂが一定ならば Ｆ＝７ 〔ｌ・Ｂ〕で示される力Ｆが導体１に加わる。

従ってコイル６１に剛性の弱いものを使用し、コイル６
１の四隅を固定しておけば、電流が正逆方向に交互に流
れを変えるに従ってコイル６１は図の左右方向に変位す
る・。

、第５図においては、この変位周波数を、力棒６４を７
ラツパとして、ノズル６２により検出し、空気信号とし
て変換し出力するものである。

との結果、シンプルな構成により、可撓部分等がなく堅
牢安価で、−外部から電気エネルギーの供給は必要とせ
ずに、′カルマン渦発生周波数を空気信号として得るこ
とができる。

また、コイル６１．総連発生源及びノズル、６２等はい
すげも・測定流体にふれることなく、外部に配置できる
ので、従来例にくらべて信・頼性は高い。

、−更に
、力棒６４はコイル６１の対辺６１２，６１３に、一端
側が共に接続されているので１、コイル６１が一巻の導
体であっても、一本の導体の場合に比して、２倍の出力
が得られる。

本実施例においては６倍の出力が得られ、信号伝達の確
実な装置が得られる。

以上説明したように、本考案によれば、簡単な構成によ
り、堅牢、安価で空気信号の得られる流速流量測定装置
を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１〜２図は従来例の要部構成説明図、第３図は本゛考
案の一実施例の構成説明図、第４〜５図は第３図の要部
構成説明図、第６図は第５図の原理的説明図である。 □ ′「・；・・・・管路、２
・・・・５・・渦発生体、３・・・・・・凹部、４・・
・・・・力検出センサ、５・・・・・・封着体、６・・
・・・・変換部、６１・・・・・・コイル、６１１・・
・・・・四隅、６１２゜６１３・・・・・・対辺、６２
・・・・・・ノズル、６３・・・・・・磁場、Ｂ・・・
・・・磁束。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. カルマン渦により物体に作用する交番力を検出して流速
   流量を測定する流速流量測定装置において、前記物体に
   配置された圧電素子と、該圧電素子に電気圧に接続され
   四隅が固定された矩形状のコイルと、該コイルの一方の
   対辺にそれぞれ互いに逆方向をなす磁場を加える磁場発
   生手段と、一端側が前記両辺に接続された力棒と、該力
   棒の他端側に設けられ該力棒に加えられる力あるいは変
   位の回数を検出する検出手段とを具備してなる流速流量
   測定装置。