JPS6280562A - 流速計 - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） 本発明は製紙機械におけるヘッドボックスの噴流用流速
計、流路用流速計及び一般液体流路における流速計とし
て、壁面に埋込んで利用できる流速計に関するものであ
る。

（従来の技術） 実用機械としてのヘッドボックスの噴出原料の流速は、
従来より噴出口より少し前の流路における原料の静圧を
計ってこれをベルヌーイの定理にあてはめることにより
求められてきた。

しかしながら従来のヘッドボックス１２は第１０図に示
す例のように、圧力検出部５０の流路面積が以前のヘッ
ドボックスより非常に狭く、流速は数倍となり、原料１
０の流れの持つエネルギーにおける運動エネルギーの占
める割合は、流速比の２乗比で増加してきたため、静圧
測定のみによる流速換算では実用上不十分となってきた
。またヘッドボックス流路も複雑となっている例も多く
、流れに対する流路抵抗要素が増えており、静圧検出部
５０以降のエネルギー損　　　　失も増加し、無視でき
ない値となってきた。

一方静圧検出部５０の運動エネルギーはスライス開孔５
２の幅と運転流量が分れば計算で求められるが、検出部
以降のエネルギー損失はスライス開孔５２の変化による
流路面積の変化と流量変化により変ると同時に、原料の
種類やその配合比、あるいは原料の温度、填料の有無、
濃度により影習を受けるため、検出した静圧から正確な
流速を算出することは困難となってきた。

また圧力検出に代る方法として、ヘッドボックス流量を
ジェットの断面積で除する方法もあるが、原料の圧力に
よって僅かに広がってしまうスライス開孔幅を正確に計
る方法は未だ実用化されておらず、また噴出直前の流路
に大きく影響される噴出原料の縮流についての補正も稚
しいためこの方法も実用化されていない。

また試験室的な方法としては、レーザドツプラ一方式や
超音波を使った方法等で噴出原料の速度を測定できるが
、コスト的に非富に高価になり、これらの設備の占める
スペース等も考慮すると実用抄紙機用としては現状では
通用できず、従来の圧力検出方法に代る噴出原料の流速
測定装置の開発が大きな問題として取り上げられている
。

なお、本発明に応用した「フレミングの右手の法則」の
流体への応用例としては、電磁流量針がある。但しこの
場合は、流量計自身が配管部品として測定配管系へ挿入
できるような構造となっており、流路を形成する筒（通
常は円形）の外側に一対のコイルを配置して筒内の流路
断面全体に磁束をかけ、通過全流量に対応する起電力を
検出するよう構成されており、配管系でしか利用されて
いない。

ヘッドボックスの噴出原料の速度は、ワイヤパートの速
度との比等で品質管理の一項目に挙げられる程、製品で
ある紙の品質に及ぼす影響が大きいが、従来の技術では
この噴出原料の速度を間接的に計測、算出して経験的に
補正し推定しているのが実情である。従って現状におけ
る噴出原料流速に関する各マシンの運転データは、絶対
精度で表わせず各マシンの個有のデータとなり、他のマ
シンのデータとの比較においても参考値として扱わざる
を得なかった。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は、従来のヘッドボックスの噴出原料の流速は、
間接的に計測、算出して経験的に補正して推定しており
、各マシンの運転データが他のマシンのデータとの比較
においても参考値として扱われている等の問題点を解決
しようとするもので、噴出原料に磁力線を与えてこれに
より発生する起電力を検出して、直接正確な流速を測定
することができる流速計を提供せんとするものである。

（問題点を解決するための手段） このため本発明は、片面より磁力線が出るようにコイル
、電磁石又は永久磁石を配置し、磁力線の収束部付近の
表面に電極を設け、その上を流れる導電性流体に生じる
起電力を検出して流速又は流量信号とするようにしてな
るもので、これを問題点解決のための手段とするもので
ある。

（作用） フレミングの右手の法則では、磁力線に対して導電性の
もの（原料）が直角方向に変位すると、この２つの方向
に対して更に直角な方向に磁力の強さと変位速度に応じ
た超電力が発生する。本発明はこの法則を応用して、壁
面に磁性体と電極よりなる検出器を埋め込み、原料の流
れの一部又は全部に磁力線を与え、発生した起電力を検
出して流速又は流量信号となす。

（実施例） 以下本発明の実施例を図面について説明すると、第１図
は本発明の１実施例の流速計をスライス部（原料噴出部
）に設けたヘッドボックスの側断面図を示す。図におい
て原料（数％以下ノハルブ液）１０は、ヘッドボックス
１２の分配装置（図示せず）により巾方向に均等に分配
されて矢印に示すように流れ、上リップ１４と下リップ
１６により形成されるスライス部１８から噴出される。

ここでスライス開孔は通常１０ｍｍ〜３０ｖａであるが
、原料濃度が高くなると１０ｉ以下で運転されることも
ある。

噴出された原料は、スライス部１８及びその直前の流路
形状に応じて縮流しながら更に流速が上がり、縮流完了
時に所定の流速となるが、スライス開孔部からの距離は
開孔幅の数倍以下であり、この直後に流速計２２を保持
するよう下リップ１６は通常よりやや長めに設けである
。

第２図は流速計２２の断面説明図で、第１図におけるＡ
−Ａ断面を示し、第３図は第２図のＢ矢視図を示す。ま
た第４図は「フレミングの右手の法則」の説明図である
。

流速計２２は下リップ１６に対し表面が面一になるよう
に埋め込まれており、原料２０の流れに乱れを与えない
ように配置されている。また流速計２２は非電導、非磁
性体で形成されるフレミング２４、中央の円筒部にコイ
ル２８を設けてこれを囲むような外筒部を有する磁性体
で形成されるコア２６、同コア２６の中央円筒部と外筒
の間で、原料の流れ方向に対して直角に位置するよう設
けられた１対の電極３０から構成されており、コイル２
８及び電極３０にはリード線３２を設けである（原料２
０の流れは第３図の矢印で示す）。なお、コアの表面は
腐食等の不具合を予防するために防錆処理３４を行うか
、ケーシング材で薄＜覆っである。

ここでコイル２８に電流を流すと、第２図の破線で示す
ように　コアの中央円筒部と外筒間に全周に亘って磁力
線２１が生じる。ここで第２図にて示す断面は、原料流
れに対して直角な面であるから、磁力線２１に対して直
角な方向に最も強く起電力が生じ、この電圧を対をなす
電極３０で検出し流速信号となす。

コイルに継ぐ電源は、電気分解、磁力線の広がり、検出
電圧の信号処理等の点から直流より交流の方が望ましい
。また交流の周波数を上げていけば、検出電圧に影響を
及ぼす密度の磁力線の、流速計表面から原料側への広が
り深さも小さくなるので、噴出原料厚みが薄い場合や、
厚みが運転条件により大きく変化する場合は、周波数も
可変式とすることが望ましいが、厚み変化が少ない場合
は、最小厚みで有効な周波数に設定された電源に接続す
れば良い。また流速計の大きさは、有効な磁力線の広が
りが原料の厚みより越えないよう小さくすれば良いが、
あまり小さいと流速計表面付近の境界層の影響が大きく
なるので、コアの外径で原料厚みの０．５〜１倍程度が
適当であろう。

なお、以上説明した実施例は、電磁石による磁力線を利
用した流速計を示したが、以下の例も含めて、これら電
磁石は永久磁石またはコイルで代用することができる。

但し、永久磁石の場合は、直流電源の場合と同じ作用と
なると同時に、温度の影響、経時変化等を考慮する必要
があり、細かな測定には不向きである。

第５図は他の実施例を示し、下リップ１６に埋め込む電
磁石２３ａをいわゆる棒磁石状とし、原料２０の液面よ
り上に対をなす電磁石２３ｂを設けたものであり、下リ
ップ１６側の電磁石２３ａのすぐ横の電極３０で起電力
を検出するものである。

第６図及び第６図のＣ〜Ｃ断面の第７図は、両極２７を
原料２０側へ向けた棒磁石２５に対し、両極の内側に１
つの電極２９を設け、これに対する電極の代りに、上リ
ップ１４あるいは金属製のヘンドボソクス本体自身を利
用したものである。但し、この場合は、原料２０の厚み
にかかわらず通過原料によめ発生する起電力を検出する
ことになるので、流量検出器として励き、流速として換
算するには縮流した原料厚みを知る必要がある。

第８図及び第８図のＤ〜Ｄ断面の第９図は、流路の向い
合った壁面３１の一部又は全部に各々電磁石又はコイル
３３を埋め込み、これらにより矢印の方向に流れる原料
２０に発生する起電力を検出し、流速又は流量信号とす
るものである。

なお、以上の如く述べた方法でも、一般の流路における
流速測定は可能である。特に壁面近くの極部的流速の測
定においては、第２図及び第７図に示すものを流れに乱
れを与えないように流路壁面に埋め込みさえすれば、従
来では測定できなかったような複雑な流路でも正確に測
定することができる。また以上の実施例において、対象
流体はバルブ原料（電気的な見方をすれば水）として説
明してきたが、これらの作用は水に限らず、すべての導
電性流体に対して有効であり、他の殆んど大部分の液体
の流速測定にも応用することができる。

（発明の効果） 以上詳細に説明した如く本発明は構成されているので、
ヘッドボックス噴出原料の縮流後に配置して流速を検出
することにより、直接流速を知ることが出来、従来コン
ビヱータ等を使った補正演算や、精密圧力測定装置も不
要となり、安価でコンパクトなセンサーで正確な流速測
定が可能となる。また正確な噴出原料流速を得ることに
より、抄紙条件設定が容易となり、流速データの絶対性
から化マシンのデータとの比較も信頼できるものとなり
、品質管理面でも大きな貢献が期待できる。更に小さな
センサーとして流路壁面に埋め込むこ走により、従来で
は不可能であった複雑な曲面を有する流路でも直接流速
測定ができ、産業用のほか流体力学試験用センサーとし
ても利用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例としての流速計を原料噴出部
に設けたヘッドボックスの断面図、第２図は第１図のＡ
−Ａ断面図、第３図は第２図のＢ矢視図、第４図はフレ
ミングの右手の法則の説明図で、電磁流速計の原理を示
す説明図、第５図は本発明の他の実施例を示す第１図の
Ａ〜Ａ断面図、第６図は第１図と異なる実施例を示す要
部の側断面図、第７図は第６図のＣ−Ｃ断面図、第８図
は更に他の実施例を第５図に対応して示す断面図、第９
図は第８図のＤ−Ｄ断面図、第１０図は従来のへッドボ
ソクスの側断面図である。 図の主要部分の説明 １２−・ヘッドボックス １４・・−上り・ノブ １６・−下リップ １８−スライス開孔（原料噴出口） ２０−原料 ２１−磁力線 ２２−電磁流速計 ２６−　コア ２８−　コイル ３〇−電極 、ｊＺ 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 片面より磁力線が出るようにコイル、電磁石又は永久磁
   石を配置し、磁力線の収束部付近の表面に電極を設け、
   その上を流れる導電性流体に生じる起電力を検出して流
   速又は流量信号とするようにしたことを特徴とする流速
   計。