KR100216932B1 - 카르만 와류식 유랑계 - Google Patents

Abstract

측정유체가 맥동을 따르고 있더라도, 유속검출부에 미치게 하는 영향을 억제하여 안정한 카르만 와류주파수를 측정할 수 있는 와유량계를 제공하는 것으로, 덕트(1) 내에 카르만 와류를 발생시키는 와발생체(2)를 설치하여, 덕트(1)를 따라서 검출통로(5)를 병설하여, 검출통로(5)의 유출구(4)를 와발생체(2)의 단면에, 유입구(3)를 유출구(4)보다 상류측에 설치하여, 카르만 와류의 부압에 의하여 생기는 유속변동을 검출하는 검출부(8)를 검출통로(5)내에 설치하는 것과 동시에, 검출부(8)와 유입구(3)의 사이에, 유입구(3)에 통하는 검출통로의 단면적 및 검출부(8)가 설치되어 있는 검출통로의 단면적보다 큰 통로단면적을 가지는 공간부(14)를, 또한, 검출부(8)와 유출구(4)의 사이에, 유출구(4)에 통하는 검출통로의 단면적 및 검출부(8)가 설치되어 있는 검출통로의 단면적보다 큰 통로단면적을 가지는 공간부(15)를 설치하였다.

Description

카르만 와류식 유량계

제1도는 실시의 형태 1의 기초가 되는 카르만 와류식유량계를 나타내는 측면 단면도.

제2도는 제1도의 카르만 와류식유량계의 평면도.

제3도는 카르만 와류가 발생한 경우의 압력분포를 나타내는 도.

제4도는 카르만 와류식유량계에 사용되는 검출회로예의 블록도.

제5도는 실시의 형태 1의 카르만 와류식유량계를 나타내는 일부측면단면도.

제6도는 실시의 형태 2의 카르만 와류식유량계를 나타내는 일부측면단면도.

제7도는 실시의 형태 2의 카르만 와류식유량계를 나타내는 일부측면단면도.

제8도는 실시의 형태 3을 설명하기 위한 그래프도.

제9도는 실시의 형태 4의 카르만 와류식유량계를 나타내는 사시도.

제10도는 그 밖의 실시의 형태 6의 카르만 와류식유량계를 나타내는 평면도.

제11도는 종래의 카르만 와류식유량계를 나타내는 도.

제12도는 종래의 카르만 와류식유량계를 나타내는 도.

제13도는 종래의 카르만 와류식유량계를 나타내는 도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 덕트 2 : 와류 발생체

3(3a, b) : 유입구 4(4a, b) : 유출구

5(5a, b) : 검출통로 6 : 검출통로내의 유체의 흐름

7(7a, b) : 카르만 와류 8 : 검출부

9(9a, b) : 열선 10 : 유체의 흐름

14, 15 : 공간부 16 : 돌기부

[발명이 속하는 기술분야]

본 발명은, 차량등의 내연기관에 사용되고, 유체의 유속, 유량을 측정하기 위한 카르만 와류식유량계(Karman Vortex flow meter)에 관한 것으로, 특히 열선등을 사용하여 카르만 와류를 검출하는 방식에 관한 것이다.

[종래의 기술]

카르만 와류를 열선으로써 검출하는 방식에는, 유체에 생기는 카르만 와류를 직접열선에 의해서 검출하는 것이라든지, 교대로 발생하는 카르만 와류에 의해서 생기는 부류를 검출하는 것이 있다.

전자에서는 예를 들면 일본특허공개소 57-86013호 공보(제11도 참조), 후자에서는 예를 들면 일본특허공개소 57-1786호 공보(제12도 참조)라든지 일본실용공개평 5-84825호 공보(제13도 참조) 등이 있다.

제11도에 있어서, 유체가 흐르는 덕트(1)내에 와류발생기둥(2)이 설치되고, 상기와 발생기둥(2)의 하류측의 와류통과영역에 좌우대칭에 열선(9a, 9b)이 배치되어 있다. 상기 구성에 있어서, 화살표(10)로 나타내는 유체의 흐름에 의하여 와류 발생기둥(2)의 하류에 교대로 발생한 카르만 와류(7)를, 열선(9a, 9b)에 급전하는 가열전류의 증감으로서 검출하여, 카르만 와류의 주기에 의해 유속 또는 유량을 계측한다.

또한, 제12도에 있어서는, 유체가 흐르는 덕트(1)내에 설치된 와류 발생기둥(2)의 양측부를 연결하는 관통구멍(5)내에 열선(9)을 가설하여, 카르만 와류(7)의 발생에 따라 관통구멍(5)내에 생기는 흐름을, 열선(9)의 방열량의 변화를 이용하여 와류 발생에 동기한 교류신호로 변환하여 검출하고, 상기 교류신호의 주파수 또는 주기에서 유속 또는 유량을 계측한다.

또한, 제13도로서는, 측정유로중이 흐름에 수직으로 설치된 와류 발생기둥(2)의 좌우의 측면에 압력측정구멍(11)이 형성되어, 상기 압력측정구멍(11)은 검출통로(12)에 의해 연결되고 있다. 또한, 검출통로(12)내에는 서멀플로센서(13)가 설치 되어 있다. 이러한 구성에 있어서, 와류 발생기둥(2)의 좌우에 교대로 발생하는 카르만 와류에 의해 압력변동이 생겨, 상기 압력변동에 의한 검출통로(12)내의 좌우 교대의 흐름을 서멀플로센서(13)의 온도 변동에 의한 저항변화로서 검출하여, 유속 또는 유량을 계측한다.

[발명이 해결하고자 하는 과제]

종래의 카르만 와류식유량계는 상기한 바와 같이 구성되어 있기 때문에, 이하의 문제점이 생기고 있다.

즉, 제11도와 같이 유체가 통과하는 덕트내에 직접열선을 설치하면 유체에 더스트가 포함될 때, 장기간 사용에 의해 열선에 더스트가 퇴적한다. 퇴적한 더스트는 열선의 열방산을 저해하기 때문에, 열선의 전기적출력이 감소하고, 이윽고 카르만 와류가 검출할 수 없게 된다고 하는 문제점이 있다.

또한, 제12도 도는 제13도와 같이 와류 발생기둥 측면의 두 개의 와류박리점부근에 구멍을 설치하여, 상기 구멍을 연결하도록 검출통로를 설치하면, 검출통로를 통해 교대로 생기는 카르만 와류가 상호 간섭하여, 카르만 와류의 발생이 시간으로서 불안정하게 된다고 하는 문제점이 있다.

또한, 내연기관이 흡입하는 유체(공기)의 흐름은, 흡기밸브라든지 스로틀밸브등의 개폐에 의해 맥동을 따르고 있다. 맥동의 진폭이 크게 흐르는 중에, 카르만 와류의 주기를 측정하면, 맥동의 영향에 의해 불안정 상태가 되어 잘못 계측하는 가능성이 높게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 계측 유체내에 더스트에 영향을 받지 않고, 어떠한 유량에 있어서도 카르만 와류가 항상 안정하여, 또한 측정유체의 흐름이 맥동을 따르고 있더라도 유속검출부에 미치게 하는 맥동의 영향을 억제하여 안정한 카르만 와류주파수를 측정할 수 있는 와류 유량계를 제공하는 것을 목적으로 한다.

[과제를 해결하기 위한 수단]

제 1 발명과 관계되는 카르만 와류식유량계는, 유체를 유입하는 덕트 1내에 카르만 와류를 발생시키는 와류 발생체(2)를 설치하여, 상기 덕트(1)내의 유체의 흐름에 따라서 검출통로(5)를 병설하여, 상기 검출통로(5)의 유출구(4)를 와류 발생체(2)의 단면에 설치하여, 유입구(3)를 유출구(4)보다 상류측에 설치하여, 카르만 와류의 부압에 의해서 생기는 검출통로(5)내의 유속변동을 검출하는 검출부(8)를 설치하는 것과 동시에, 검출부(8)와 유입구(3)의 사이에 유입구(3)에 통하는 검출통로의 단면적 및 검출부(8)가 설치되어 있는 검출통로의 단면적보다 큰 통로 단면적을 가지는 공간부(14)를 설치하여, 또한, 검출부(8)와 유출구(4)의 사이에, 유출구(4)에 통하는 검출통로의 단면적 및 검출부(8)가 설치되어 있는 검출통로의 단면적보다 큰 통로단면적을 가지는 공간부(15)를 설치한 것이다.

제 2 발명은, 공간부(14, 15)와 유입구(3) 도는 유출구(4)에 통하는 검출통로의 사이, 또는 공간부(14, 15)와 검출부(8)에 통하는 검출통로의 사이를, 순조로운 단면적변활르 이루는 형상으로 한 것이다.

제 3 발명은, 검출통로(5)의 일부, 와류 발생체(2), 검출통로(5)의 유입구(3) 및 유출구(4), 및 검출통로(5)와 유출입구(3, 4)의 사이의 공간부(14, 15)를 일체성형에 의해 구성한 것이다.

제 4 발명은, 유체를 유입하는 덕트(1)내에 카르만 와류를 발생시키는 와류 발생체(2)를 설치하여, 상기 덕트(1) 내의 유체의 흐름에 따라서 검출통로(5)를 별설하여, 상기 검출통로(5)의 유출구(4)를 와류 발생체(2)의 단면에 설치하여, 유입구(3)을 유출구(4)보다 상류측에 설치하여, 카르만 와류의 부압에 의해서 생기는 검출통로(5)내의 유속변동을 검출하는 검출부(8)를 검출통로(5)내에 설치함과 동시에, 검출통로(5)의 유입구(3)를 덕트벽면에 설치하여, 유입구상류측에 덕트벽면에서 뚫고 나온 돌기부(16)를 설치한 것이다.

제 5 발명은, 상기 돌기부로서, 적어도 상기 하류측이 원호단면형상으로 형성되어 있는 돌기부(16a, 16b)를 구비한다.

제 6 발명은, 상기 돌기부로서, 상류측을 덕트벽면과 교차하는 원호의 접선으로 하고 있는 돌기부(16b)를 구비한다.

제 7 발명은, 검출통로(5)의 일부, 와류 발생체(2), 검출통로(5)의 유입구(3) 및 유출구(4), 및 유입구상류측의 돌기부(16)를 일체성형에 의해 구성한 것이다.

제8발명은, 유체를 유입하는 덕트(1)내에 카르만 와류를 발생시키는 와류 발생체(2)를 설치하여, 상기 덕트(1)내의 유체의 흐름에 따라서 검출통로(5)를 병설하여, 상기 검출통로(5)의 유출구(4)를 와류 발생체(2)의 단면에 설치하여, 유입구(3)를 유출구(4)보다 상류측에 설치하여, 카르만 와류의 부압에 의해서 생기는 검출통로(5)내의 유속변동을 검출하는 검출부(8)를 검출통로(5)내에 설치하는 것과 동시에, 유출구(4)를 카르만 와류의 박리점부근이고 또한 덕트벽면의 경계층에서 떨어진 위치에 설치하여, 유출구 개구부의 면적을 검출부8의 설치된 검출통로단 면적의 2배 이하로 한 것이다.

제 9 발명은, 검출통로(5)의 일부, 와류 발생체(2), 및 검출통로(5)의 유입구(3) 및 유출구(4)를 일정성형에 의해 구성한 것이다.

제 10 발명은, 검출통로(5)내의 유속을 검출하는 수단으로서 열선(9)을 설치하여, 상기 열선(9)의 전류변화에 의해 유속의 변화를 측정하는 것이다.

[발명의 구성 및 작용]

[실시의 형태 1]

[기초가 되는 기술]

우선, 본 발명의 기초가 되는 카르만 와류식유량계의 구조 및 동작원리를 도면에 따라서 설명한다.

제1도는 발명의 기초가 되는 와유량계의 측면도를 도시한 것이고, 유체가 유입하는 덕트(1)내에 와류 발생체(2)를 설치하여, 덕트(1)의 흐름방향(화살표 10)을 따라 검출통로(5)를 설치한다. 상기 검출통로(5)는, 덕트(1)의 상측벽면에 설치한 유입구(3)와, 와류 발생체(2)의 단면에 설치한 유출구(4)를 가진다. 또한, 검출통로(5)내의 검축부(8)에는 열선(9)이 설치되어 있다.

제2도는 상기 와류 유량계의 평면도를 도시한 것이고, 검출통로(5)로서, 유출구(4a, 4b) 및 유입구(3a) 및 유입구(3b)를 가지는 두 개의 검출통로(5a, 5b)가 설치되어 있다. 상기 유출구(4a, 4b)는 각각 와류 발생체(2)의 중심을 길 또한 덕트내의 흐름에 평행한 중심선에 대하여 좌우양측에 배치되어, 그 상류측에 덕트(1)의 상측벽면에 향하는 유입구(3a) 및 유입구(3b)가 개구하고 있다. (7a, 7b)는 와류 발생체(2)에 의해 생기는 카르만 와류, (6)은 검출통로(5)내의 유체의 흐름(10)는 유체의 흐름방향을 나타낸다.

상기한 바와 같이 구성된 카르만 와류식유량계에 있어서, 덕트(1)내를 유체가 화살표(10)의 방향으로 유입하면, 와류 발생체(2)의 후방에 카르만 와류(7)가 교대로 생긴다. 현재, 유출구(4a)측에 카르만 와류(7a)가 생겼다고 하면, 유출구(4a) 부근은 부압이 되어, 유출구(4a)보다 고압의 유입구(3a)에서 유체를 검출통로(5a)에 밀어 넣는 것이 된다. 즉 검출통로(5a) 내에서는 유입구(3a)에서 유출구(4a)로 유체의 흐름이 생기어, 상기 유체의 유속을 열선(9a)에서 검출한다. 다음에, 유출구(4b)측에 카르만 와류(7b)가 생기면, 마찬가지로 하여 검출통로(5b)에 유체의 흐름이 생겨 이것을 열선(9b)에서 검출한다.

제3도는 유출구(4a)측의 카르만 와류(7a)에 의해서 유출구(4a) 부근의 부압이 최대가 될 때의 와류 발생체(2)의 주위의 등압선도를 도시한다.

제3도에 있어서, A~H는 부압의 레벨을 도시하고, A 쪽이 부압이 크고, H - H에 걸쳐서 순서대로 작게 되어 있다. 검출통로(5a)내의 유속은 유입구(3a)의 압력(≒G)과 유출구(4a)의 압력(≒B)과의 차이에 의해 결정되어, 검출통로(5b)내의 유속은 유입구(3b)의 압력(≒H)과 유출구(4b)의 압력(≒G)과의 차이에 의해서 결정된다. 여기에서 카르만 와류(7)의 검출간도는 열선(9a)이 계측하는 유속과 열선(9b)이 계측부는 유속과의 차이다. 따라서, 검출감도를 압력의 식으로 나타내면 [(G - B) - (H - G)]가 된다.

제4도는 카르만 와류 발생보다 유속을 검출하는 회로예를 나타내는 블록도이다.

제4도에 있어서, 와류 검출회로(21a, 21b)는, 브리지(23a, 23b)와 정온도제어회로(22a, 22b)로 구성되어 있다. 브리지(23a, 23b)는 검출통로(5)에 설치한 열선(9a, 9b)과 고정저항(R1a ~ R3b)으로 구성되어, 정온도제어회로(22a, 22b)는 상기 브리지(23a, 23b)의 불평형전압을 검지하여 열선(9a, 9b)의 온도(저항값)을 일정하게 유지하도록 브리지23(a, b)의 인가전류를 자동조정하는 것이다. 또한, 와류 검출회로(21a, 21b)로부터 출력되는 신호는 차동증폭기(24)에 의해 차동적으로 증폭되어, 직류성분을 제거하는 필터(25)를 통해 파형정형회로(26)이 이송되어, 파형정형회로(26)에서 카르만 와류의 주기에 따른 직사각형파으로 변환한다.

또한, 상기 와류식 유량계에 있어서, 검출통로(5a, 5b)의 유출구(4a, 4b)의 위치를 와류 발생체(2)에 의한 카르만 와류의 최대부압발생점인 박리점부근에 설치하는 것에 의해, 검출통로의 유입구, 유출구간에서 보다 큰 압력차가 얻어져, 카르만 와류에 의한 흐름의 변화가 보다 정확하게 잡을 수 있다. 또한, 카르만 와류의 박리점의 위치는, 덕트, 와류 발생체의 형상 등을 결정한 뒤에, 실험 도는 모의 실험에 의해 구할 수 있다.

[실시형태 1의 구성]

제5도는 본 발명의 실시형태1에 의한 카르만 와류식유량계의 구성을 나타내는 일부측면 단면도이다.

본 실시의 형태1로서는, 제1도 및 제2도의 구성을 기본으로서, 검출통로(5)내의 열선(9)이 설치된 검출부(8)와 유입구(3) 및 유출구(4)의 사이에 각각 공간(14, 15)을 설치한다. 해당 공간(14)은, 유입구(3)에 통하는 통로단면적 및 열선(9)이 설정된 검출부(8)의 통로 단면적보다 큰 통로단면적을 가져, 또한, 공간(15)은, 유출구(4)에 통하는 통로단면적 및 열선(9)이 설정된 검출부(8)의 통로단면적보다 큰 통로단면적을 가지도록 구성한다. 그리고, 유입구(3)측에 설치된 공간(14)은, 덕트(1)보다 유입하여 오는 유체가 가는 흔들림성분을 흡수하는 작용을 행하여, 유출구(4)측에 설치된 공간(15)은, 유출구(4)로부터 들어가는 유체의 맥동성분을 완화하는 역할을 다한다.

또한, 공간(14)과 유입구(3)의 사이, 공간(15)과 유출구(4)의 사이, 혹은 공간(14, 15)과 검출부(8)의 사이에는, 테이퍼라든지 곡면을 형성하여 순조로운 단면적변화를 갖게 하여, 검출통로(5)내의 흐름을 정류하도록 구성한다.

[실시형태 1의 작용]

실시형태 1의 카르만 와류식유량계에 유체를 흘리면, 상술한 바와 같이 덕트(1)를 통과하는 유체에 응동하여 검출통로(5)내에서도 유체가 흐른다. 검출통로(5)의 유출구(4)를 와류 발생체(2)의 카르만 와류 박리점 부근에 설치함에 의해, 검출통로(5)내를 통과하는 유체는 카르만 와류의 생성에 대응하여 규칙적으로 유속이 변화하여, 상기 변화를 검출통로(5)내에 설치한 검출부(8)의 열선(9)에 의해 검출한다.

이 때, 검출통로(5)내에 유입하여 오는 유체의 흐름에는 벽면에서의 박리 등에 의한 미세하게 불규칙한 어지러움이 있지만, 유입구93)와 검출부(8)의 사이에 설치한 공간(14)에 의해 상기 어지러움을 흡수할 수 있어, 유출구(4)와 검출부(8)의 사이에 설치한 공간(15)에 의해 유출구(4)로부터 들어가는 맥동성분을 완화할 수 있다.

또한, 공간(14, 15)에 있어서 통로단면적이 커지는 것에 의해, 검출통로(5) 내의 마찰저항이 감소하여 검출부(8)에서의 유속이 빠르게 된다. 그 때문, 검출부(8)에서의 유체의 유속변화가 크게 되어, 열선(9)이 검출하는 신호출력이 증대한다. 즉, 열선(9)의 신호출력이 증대하는 것은, 맥동 등의 외란을 받더라도 흐트러지기 어렵게 되는 효과가 있다.

또한, 공간(14, 15)의 출입구에 테이퍼라든지 곡면을 형성하여 순조로운 단면적 형상으로 하는 것으로, 검출통로(5)를 흐르는 유체를 정류하는 효과가 있다.

[실시의 형태 2]

제6도 및 제7도는 실시의 형태 2에 의한 유량계의 일부측면단면도를 도시한 것이고, 덕트(1)의 벽면에 설치된 검출통로(5)의 유입구(3)의 상류측직전에, 덕트벽면에서 뚫고 나온 돌기부(16, 16a, 16b)를 설치하고 있다. 상기 돌기부(16)는 덕트 1내의 유체를 검출통로(3)에 밀어 넣기 쉽게 하는 형상으로 형성되어 있고, 바람직하게는 제6도의 돌기부(16a)와 같이 유체의 흐름방향을 향하여 반원단면형상을 형성하여, 또한, 제7도의 돌기부(16b)와 같이 흐름의 하류측을 원호상으로 형성하여, 또한 상류측을 덕트벽면과 교차하는 상기 원호의 접선이 되도록 형성한다.

본 실시의 형태 2에 의하면, 덕트(1) 내를 검출통로(5)의 유입구(3)를 향하여 흘러오는 유체는, 돌기부(6)의 후방(하류측)의 단면형상이 예를 들면 원호상으로 되어있기 때문에, 덕트벽면 방향으로 움직이는 힘을 받아 유입구(3)측으로 끌어 올려지기 때문에, 유입구(3)로 들어가기 쉽게 된다. 즉, 유체가 유입구(3)에 유입하는 때의 손실이 감소되어, 그것에 의하여 카르만 와류 생성시도 포함시켜 밀어 넣는 유량이 증대하여, 검출부(8)의 유속변화가 커지기 때문에 열선(9)으로 검출하는 신호출력이 증대한다.

또한, 유체보다 질량이 큰 더스트는, 관성이 크기 때문에 돌기부(16)를 초과한 후에도 거의 직진하여, 유입구(3)에 침입하기 어렵게 된다.

또한, 제7도에 도시한 바와 같이 돌기부(16b)의 상류측을 덕트벽면과 교차하는 원호의 접선이 되도록 형성하는 것으로, 검출통로(3)내에 유체를 순조롭게 도입할 수 있어 덕트(1)내의 유체의 흐름을 어지럽히는 일이 없게 된다. 또한 돌기부(16)에 더스트가 퇴적하기 어렵게 되는 효과가 있다.

[실시의 형태 3]

제8도는 유출구(4)의 개구면적과 유체의 맥동에 의한 영향의 관계를 도시한 그래프이고, 가로축에 검출부(8)의 통로단면적에 대한 유출구(3)의 개구면적의 비율이, 세로축에 유체의 맥동에 의한 영향치가 표형되고 있다.

여기에서, 검출통로(5)의 유출구(4)를, 와류 발생체(2)의 단면으로서 카르만 와류의 박리점부근이고, 또한 적어도 덕트벽면의 유체경계층으로부터 떨어진 위치에 설치하여, 유출구의 측정유체 흐름과 수직방향의 길이를 변화시킨 경우, 열선(9)의 신호출력이 맥동에 의해 흐트러지는 정도는, 유출구(4)의 개구면적이 작을수록 맥동의 영향을 받지 않은 것을 알 수 있었다.

즉, 카르만 와류식유량계의 하류측에 측정유체에 맥동을 주는 발생근원이 있으면, 해당 하류측보다 맥동에 의한 영향을 받지만, 제8도에 나타낸 바와 같이 유출구(4)의 개구면적을 열선(9)을 설치한 검출부(8)의 단면적의 2배 이내로 하는 것으로, 유출구(4)로부터 침입하는 맥동성분을 억제할 수 있었다.

또한, 상기 구성에 있어서, 유출구를 카르만 와류의 박리점에 설치하는 것에 의해, 검출통로내에서 큰 압력차가 얻어져, 카르만 와류의 검출감도가 커진다. 또한, 덕트벽면에 따른 경계층으로부터 유출구를 분리하는 것에 의해, 덕트의 벽면을 따르는 흐름의 정체의 영향을 받기 어렵게 되어, 검출통로내의 카르만 와류에 의한 흐름이 저해될 수 없게 되는 효과가 있다.

[실시의 형태 4]

제7도는 실시의 형태 4와 관계되는 카르만 와류식유량계의 사시도를 나타낸 것이고, 와류 발생체(2), 덕트의 일부(1A, 1B), 거출통로(5), 유입구(3), 유축구(4), 공간부(14, 15), 및 돌기부(16)를 일체성형된 것이 나타나고 있다. 또한, 도중, 명료화를 위해 검출통로(5)는 실선으로 보이고 있다.

제7도에 있어서, 와류 발생체(2)와, 덕트(1)의 일부를 구성하는 상측부(1A) 및 하측부(1B)와는 수지일체성형되어 있고, 덕트상측부(1A)에는 유체유로에 향하는 유입구(3)과, 유입구(3)에 연속해있는 공간부(14)와, 검출통로(5)와, 유출구(4)에 연속해 있는 공간부(15)가 형성되어 있다. 덕트상측부(1A)에 설치되어 있는 검출통로(5)는 그 상측이 개구하여 있는 도랑형상으로 되어 있고, 검출통로(5)와 그 양단에 설치된 공간부(14, 15)는 곡면으로 연결되어져 있다. 또한, 검출통로(5)의 유입측에서는 유입구(3)가 공간부(14)의 바로아래에 형성되어 있고, 검출통로(5)의 유출측은 공간부(15)를 통해 와류 발생체(2)의 단면에 설치된 유출구(4)로 연결되어 있다. 돌기부(16)는 검출통로(5)의 2개의 유입구(3)의 상류측에 일체로 설치되어 있다. 또한, 덕트상측부(1A)의 상측에는, 열선(9)등을 설치한 덮개부(도시하지 않음)가 설치된다.

실시의 형태 4에 의하면, 검출통로(5)의 일부, 검출통로(5)와 유입구(3) 및 유출구(4)의 사이의 공간부(14 및 15), 검출통로(5)와 공간부(14 및 15)의 사이의 곡면, 또는 유출구(3) 상류측의 돌기부(16)를, 덕트의 일부(1A, 1B) 및 와류 발생체(2)에 수지 등에 의해 일체성형함에 의해, 와류 방생체(2)와 검출통로(5)를 구성하는 각 구성부분, 및 돌기부(16)의 상대위치를 정밀도가 좋게 제작할 수 있음과 동시에, 구성부품이 삭감할 수 있고, 조립 및 메인티넌스(유지)가 용이학 되는 효과가 있다.

[그 밖의 실시 형태]

상기 실시의 형태로서는, 검출통로(5)의 배치가 대개 덕트유로를 따라서 평행하게 배치한 유량계에 적용한 것을 나타내었지만, 제10도에 나타낸 바와 같이, 검출통로(5c)를 제2도의 유입구(3a)와 유출구(4b)의 사이에 설치하여, 검출통로(5d)를 제2도의 유입구(3b)와 유출구(4a)의 사이에 설치함과 동시에, 2개의 검출통로(5c, 5d)가 상호 교차하지 않도록 공간적으로 교차시킨 유량계에 적용해도 좋다.

이러한 구성에 의하면, 제3도의 압력분포상태에 있을 때, 검출통로(5c)내의 유속은 유입구(3a)의 압력(≒G)과 유출구(4b)의 압력(≒G)과의 차이에 의해 결정되어, 검출통로(5d)내의 유속은 유입구(3b)의 압력(≒H)과 유출구(4a)의 압력(≒B)과의 차이에 의해 결정된다. 따라서, 검출감도를 압력의 식으로 나타내면 [(H- B)- (G-G)]로 되어, 실시의 형태 1에 나타내는 방식보다도 검출감도가 높은 것이 판명된다.

또한 상기 실시의 형태로서는, 검출통로(5)를 두 개 설치하였지만, 하나의 검출통로만으로도 같은 효과를 기대할 수 있다. 즉, 제2도에 있어서의 검출통로(5a, 5b)의 어느 것인가 한쪽, 또는 제10도에 있어서의 검출통로(5c, 5d) 어느 것인가 한쪽을 검출통로로서 선택하면 좋다.

또한, 상기 실시의 형태에 있어서, 와류 발생체(2)는 받침대형상단면의 기둥과 삼각형단면의 기둥이 맞춰진 것을 사용하였지만, 카르만 와류를 발생한다면 그 형상은 묻지 않는다. 또한, 검출통로내의 유속을 검출하는 수단으로서 열선(9)을 사용하였지만, 그 밖의 유속을 검지할 수 있는 센서를 사용하더라도, 동등의 효과가 얻어진다.

[발명의 효과]

상기와 같이 제 1 발명에 의하면, 검출통로내에 유입하여 오는 흐름에는 벽면에서의 박리 등에 의한 미세하게 불규칙한 어지러움이 있지만, 검출통로내에 소정의 공간부를 설치하는 것에 의해, 검출통로의 유입구로 들어가는 유체의 어지러움이라든지 유출구로부터 들어가는 맥동성분을 완화할 수 있다.

또한, 공간부에서의 통로단면적이 커지는 것에 의해, 검출통로내의 마찰저항이 감소하여 검출부에서의 유속이 빠르게 된다. 그 때문, 검출부가 검출하는 신호 출력이 증대하는 효과가 있다.

제 2 발명에 의하면, 검출통로내의 공간부에 통하는 검출통로의 단면적변화를 순조롭게 함에 의해, 검출통로를 흐르는 유체를 정류할 수 있다.

제 4 발명에 의하면, 검출통로의 유입구의 상류측에 돌기부를 설치하는 것에 의해, 유입구의 입구저항을 감소할 수 있어, 그 결과, 검출부의 유속을 증가시켜, 검출부의 신호출력을 증대시킬 수 있다.

제 5 발명에 의하면, 돌기부의 적어도 하류측을 원호단면형상으로 형성함에 의해, 덕트를 흐르는 유체가 유입구측에 끌어 올려지고, 유입구로 들어가기 쉽게 된다.

제 6 발명에 의하면, 돌기부의 상류측을 덕트벽면과 교차하는 상기 원호의 접선으로 하는 것에 의해 흐름이 순조롭게 되어 돌기부에 더스트가 퇴적하기 어렵게 되는 효과가 있다.

제 8 발명에 의하면, 카르만 와류식유량계의 하류측에 측정유체에 맥동을 주는 발생원이 있으면, 하류측보다 맥동의 영향을 받지만, 검출통로의 유출구의 개구면적을 검출부의 설치된 검출통로단면적의 2배 이하로 하는 것에 의해, 유출구로부터 들어가는 맥동성분을 억제할 수 있다.

제 3, 제 7, 또는 제 9 발명에 의하면, 검출통로의 일부, 검출통로와 유출입구의 사이의 공간부, 검출통로와 공간부의 사이가 순조로운 단면적변화, 또는 유출 구상류측의 돌기부를, 와류 발생체 및 덕트의 일부와 일체성형함에 의해, 와류 발생체와 검출통로를 구성하는 각 부분 또는 돌기부의 위치를 정밀도가 좋게 제작할 수 있음과 동시에, 구성부품의 삭감, 조립 및 메인티넌스의 용이화를 도모할 수 있다.

제 10 발명에 의하면, 검출부의 열선을 사용하는 것에 의해, 큰 전기신호를 얻을 수 있어 정밀도가 향상한다.

Claims (3)

1. 유체를 유입하는 덕트에 와류 발생체를 설치하여, 상기 와류 발생체로부터 생기는 카르만 와류의 주기를 검출하여 유체의 유속 또는 유량을 계측하는 카르만 와류식유량계에 있어서, 상기 덕트내의 유체의 흐름에 따라서 병설되어, 유출구가 상기 와류 발생체의 단면에, 유입구가 상기 유출구의 상류측에 설치된 검출통로와, 상기 검출통로에 설치되어, 카르만 와류의 부압에 의해서 생기는 검출통로내의 유속 변동을 검출하는 검출부를 구비하며, 상기 검출부와 상기 유입구 사이에, 상기 유입구에 통하는 검출통로의 단면적 및 상기 검출부가 설치되어 있는 검출통로의 단면적보다 큰 통로단면적을 가지는 제 1 공간부를 설치함과 동시에, 상기 검출부와 상기 유출구 사이에, 상기 유출구에 통하는 검출통로의 단면적 및 상기 검출부가 설치되어 있는 검출통로의 단면적보다 큰 통로단면적을 가지는 제 2 공간부를 설치한 것을 특징으로 하는 카르만 와류식유량계.
2. 유체를 유입하는 덕트에 와류 발생체를 설치하여, 상기 와류 발생체로부터 생기는 카르만 와류의 주기를 검출하여 유체의 유속 또는 유량을 계측하는 카르만 와류식유량계에 있어서, 상기 덕트내의 유체의 흐름에 따라서 병설되어, 유출구가 상기 와류 발생체의 단면에, 유입구가 상기 유출구의 상류측에 설치된 검출통로와, 상기 검출통로에 설치되어, 카르만 와류의 부압에 의해서 생기는 검출통로내의 유속 변동을 검출하는 검출부를 구비하며, 상기 검출통로의 유입구를 덕트벽면에 설치하여, 유입구상류측에 덕트벽면에서 뚫고 나온 돌기부를 설치한 것을 특징으로 하는 카르만 와류식유량계.
3. 유체를 유입하는 덕트에 와류 발생체를 설치하여, 상기 와류 발생체로부터 생기는 카르만 와류의 주기를 검출하여 유체의 유속 또는 유량을 계측하는 카르만 와류식유량계에 있어서, 상기 덕트내의 유체의 흐름에 따라서 병설되어, 유출구가 상기 와류 발생체의 단면에, 유입구가 상기 유출구의 상류측에 설치된 검출통로와, 상기 검출통로에 설치되어, 카르만 와류의 부압에 의해서 생기는 검출통로내의 유속 변동을 검출하는 검출부를 구비하고, 상기 유출구는 카르만 와류의 박리점부근이고 또한 덕트벽면의 경계층에서 떨어진 위치에 설치하여, 상기 유출구의 개구부면적을 상기 검출부의 통로단면적의 2배 이내로 한 것을 특징으로 하는 카르만 와류식유량계.

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