JP3629703B2

JP3629703B2 - 渦流量計

Info

Publication number: JP3629703B2
Application number: JP2002003295A
Authority: JP
Inventors: 敏彦岸; 彰夫安松
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 2002-01-10
Filing date: 2002-01-10
Publication date: 2005-03-16
Anticipated expiration: 2022-01-10
Also published as: JP2003207378A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐ノイズ特性が向上された渦流量計に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図８は、従来より一般に使用されている従来例の構成説明図で、例えば、特開平３−０２０６１８号（特願平１−０３３２５６号）に示されている。
図９は図８の側面図、図１０は図８の電気回路図、図１１から図１３は図８の動作説明図である。
【０００３】
図において、管路１０は測定流体ＦＬが流れる管路である。
ノズル１１は管路１０に直角に設けられ円筒状をなす。
渦発生体１２は、ノズル１１とは隙間を保って、管路１０に直角に挿入され、台形断面を有し柱状をなす。
【０００４】
渦発生体１２の一端は管路１０に支待され、他端は容器１４を介して、
フランジ部１３でノズルｌｌにネジ或いは溶接により固定されている。
容器１４は、渦発生体１２のフランジ部１３側に設けられている。
【０００５】
この容器１４の中には、その底部から順に、共通電極１５、圧電素子１６、電極板１７、絶縁板１８が、サンドイッチ状に配列され、全属製の押圧棒１９により、これ等は押圧固定されている。
【０００６】
さらに、電極板１７からは、リード線２１が、端子Ａに引き出されている。
圧電素子１６は、紙面に向かって左側と右側とがそれぞれ逆方向に分極されており、同じ方向の応力に対して互いに上下の電極に逆極性の電荷を発生する。
【０００７】
圧電素子１６に発生した電荷は、電極板１７と接続された端子Ａと、共通電極１５を介して接続された管路１０との間に得られる。
圧電素子１６に発生した電荷は、図１０に示すように、チャージアンプ２５に入力され流量信号を得る。
【０００８】
この流量信号は、例えば、電流出力に変換されて、２線を介して負荷に伝送される（図示せす）。
次に、以上のように構成された渦流量計の動作について、図１１から図１３を用いて説明する。
【０００９】
測定流体ＦＬが管路１０の中に流れると、渦発生体１２に矢印Ｆで示した方向にカルマン渦による振動が発生する。
この振動により渦発生体１２には、図１１に示すような応力分布と、この逆の応力分布の繰返しが生じる。
【００１０】
圧電素子１６には、図１１に示す渦周波数を持つ信号応力に対応した電荷十Ｑ、一Ｑの繰返しが生じる。
なお、図１１においては、説明の便宣のため、電極１５或いは１７を紙面に対して左右に２つに分割してある。
【００１１】
一方、管路１０には、ノイズとなる管路振動も生じる。
この管路振動は、
▲１▼ 流体の流れと同じ方向の抗力方向、
▲２▼ 流体の流れとは直角方向の揚力方向、
▲３▼ 渦発生体の長手方向の３方向成分に分けられる。
【００１２】
このうち、抗力方向の振動に対する応力分布は、図１２に示すようになり、ｌ個の電極内で正負の電荷は打ち消されて、ノイズ電荷は発生しない。
また、長手方向の振動に対しては、図１３に示すように、電極内で打ち消されて、抗力方向と同様にノイズ電荷は原則として発生しない。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような装置においては、２つの分極エリアにおいて分極状態が異なったり、圧電素子の固定状態が均一でなかったりすると、それらのノイズは圧電素子単体ではキャンセル出来ずに、振動ノイズとして出力されてしまう。
即ち、図１３において、ＱＬ ≠ＱＲの場合、（ＱＬ−ＱＲ）がノイズとして残ってしまう。
【００１４】
以上のように、抗力方向の振動ノイズは、製造上のバラツキを考えた場合、完全に無くすことができないため、圧電素子に働く抗力方向の応力を低減させる方法がとられる。
【００１５】
図１４は、従来より一般に使用されている他の従来例の構成説明図で、例えば、米国特許５，３９６，８１０号に示されている。
抗力方向の応力を低減させる方法の一例としての従来例の構造図である。
【００１６】
本実施例においては、渦信号を枢軸部材３１からピン３２を介してポスト３３に伝達し、ポスト３３が渦信号に応じて揚力方向に変位し、その変位を圧電素子などのセンサで検出するものである。
【００１７】
信号の伝達途中に抗力方向に剛性をもったピン３２を配置することにより、揚力方向には曲がりやすく、抗力方向に曲がりにくい構造が実現できる。
すなわち抗力方向のノイズ成分が低減されることになる。
【００１８】
このような従来例では、構造が複雑であるため、製造が難しく、コストが高いという問題がある。
本発明の目的は、上記の課題を解決するもので、耐ノイズ特性が向上された渦流量計を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明では、請求項１の渦流量計においては、
渦発生体により発生するカルマン渦に基づく交番圧力変動を検出して流速流量を測定する渦流量計において、
測定流体が流れる管路と、前記渦発生体に管路の外側より設けられた容器と、この容器内に設けられた圧電素子と、この容器に設けられこの容器の剛性が揚力方向より抗力方向の剛性が弱くなるように抗力方向の側面両側のみより切り込まれたスリットを有する剛性低減手段を具備したことを特徴とする。
【００２０】
本発明の請求項２においては、
渦発生体により発生するカルマン渦に基づく交番圧力変動を検出して流速流量を測定する渦流量計において、
測定流体が流れる管路と、前記渦発生体の下流側に設けられた受力体に管路の外側より設けられた容器と、この容器内に設けられた圧電素子と、この容器に設けられこの容器の剛性が揚力方向より抗力方向の剛性が弱くなるように抗力方向の側面両側のみより切り込まれたスリットを有する剛性低減手段と
を具備したことを特徴とする渦流量計。
【００２１】
本発明の請求項３においては、請求項１又は請求項２記載の渦流量計において、
前記剛性低減手段として、抗力方向の側面両側のみより切り込まれ揚力方向に平行な底を有するスリットが使用されたことを特徴とする。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下図面を用いて本発明を詳しく説明する。図１は本発明の一実施例の要部構成説明図、図２は図１の側面図、図３は図１の部品説明図、図４は図３の側面図、図５は図３のＡ−Ａ矢視図である。
【００２４】
図において、図８と同一記号の構成は同一機能を表す。
以下、図８と相違部分のみ説明する。
図において、１４は、渦発生体１２に管路１０の外側より設けられた容器である。
圧電素子１６は、この容器１４内に設けられている。
４１は、容器１４に設けられ、容器１４の剛性が揚力方向より抗力方向の剛性が弱くなる剛性低減手段である。
【００２５】
この場合は、容器１４の側面に両側より、抗力方向より切り込まれ揚力方向に平行な底４１１を有するスリットが使用されている。
容器４１の中央部４１２はつながっている状態で、このつなぎ部の幅を変えることにより剛性を変化させることができる。
【００２６】
この結果、圧電素子１６が固定されている容器４１の、抗力方向の剛性が弱くなるため、抗力方向の応力成分を低減させることができ、結果として抗力方向の耐振性を向上させることができる渦流量計が得られる。
【００２７】
図６は本発明の他の実施例の要部構成説明図、図７は図６の側面図である。
本実施例においては、渦発生体１２とは別に、渦発生体１２より下流に置かれた受力体であるベーン５１により、カルマン渦による交番圧力変動を検出するものである。
ベーン５１で受けた力を曲げ応力として圧電素子１６で検出する。
本実施例においては、渦発生体１２とは別に、渦発生体１２より下流に置かれた受力体であるベーン５１に管路１０の外側より容器１４が設けられている。
この容器１４内に圧電素子１６が設けられている。
４１は、この容器１４に設けられ、この容器１４の剛性が揚力方向より抗力方向の剛性が弱くなる剛性低減手段である。
【００２８】
この場合は、容器１４の側面に両側より、抗力方向より切り込まれ揚力方向に平行な底４１１を有するスリットが使用されている。
容器４１の中央部４１２はつながっている状態で、このつなぎ部の幅を変えることにより剛性を変化させることができる。
【００２９】
この結果、圧電素子１６が固定されている容器４１の、抗力方向の剛性が弱くなるため、抗力方向の応力成分を低減させることができ、結果として抗力方向の耐振性を向上させることができる渦流量計が得られる。
【００３０】
なを、前述の実施例においては、容器１４の側面に、両側より抗力方向より切り込まれ揚力方向に平行な底を有するスリット４１が使用されたことと説明したが、揚力方向に平行な底を有し無くとも良いことは、勿論である。
【００３１】
なお、以上の説明は、本発明の説明および例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎない。したがって本発明は、上記実施例に限定されることなく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、変形をも含むものである。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の請求項１又は請求項２によれば、次のような効果がある。
測定流体が流れる管路と、前記渦発生体あるいはこの渦発生体の下流側に設けられた受力体に、管路の外側より設けられた容器と、この容器内に設けられた圧電素子と、この容器に設けられこの容器の剛性が揚力方向より抗力方向の剛性が弱くなる剛性低減手段とが設けられたので、２つの分極エリアにおいて分極状態が異なったり、圧電素子の固定状態が均一でなかったりしても、ノイズが減少出来、耐ノイズ特性が向上された渦流量計が得られる。
【００３３】
本発明の請求項３によれば、次のような効果がある。
剛性低減手段として、抗力方向の側面両側のみより切り込まれ揚力方向に平行な底を有するスリットが使用されたので、スリットは作り易く、安価な渦流量計が得られる。
【００３４】
従って、本発明によれば、耐ノイズ特性が向上された渦流量計を実現することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の要部構成説明図である。
【図２】図１の側面図である。
【図３】図１の部品説明図である。
【図４】図３の側面図である。
【図５】図３のＡ−Ａ矢視図である。
【図６】本発明の他の実施例の要部構成説明図である。
【図７】図６の側面図である。
【図８】従来より一般に使用されている従来例の要部構成説明図である。
【図９】図８の側面図である。
【図１０】図８の電気回路説明図である。
【図１１】図８の動作説明図である。
【図１２】図８の動作説明図である。
【図１３】図８の動作説明図である。
【図１４】従来より一般に使用されている他の従来例の要部構成説明図である。
【符号の説明】
１０管路
１１ノズル
１２渦発生体
１３フランジ部
１４容器
１５共通電極
１６圧電素子
１７電極板
１８絶縁板
１９押圧棒
２１リード線
２５チャージアンプ
３１枢軸部材
３２ピン
３３ポスト
４１スリット
４１１底
４１２中央部
５１ベーン
Ａ端子
Ｂ端子
ＦＬ測定流体

Claims

渦発生体により発生するカルマン渦に基づく交番圧力変動を検出して流速流量を測定する渦流量計において、
測定流体が流れる管路と、
前記渦発生体に管路の外側より設けられた容器と、
この容器内に設けられた圧電素子と、
この容器に設けられこの容器の剛性が揚力方向より抗力方向の剛性が弱くなるように抗力方向の側面両側のみより切り込まれたスリットを有する剛性低減手段と
を具備したことを特徴とする渦流量計。
渦発生体により発生するカルマン渦に基づく交番圧力変動を検出して流速流量を測定する渦流量計において、
測定流体が流れる管路と、
前記渦発生体の下流側に設けられた受力体に管路の外側より設けられた容器と、
この容器内に設けられた圧電素子と、
この容器に設けられこの容器の剛性が揚力方向より抗力方向の剛性が弱くなるように抗力方向の側面両側のみより切り込まれたスリットを有する剛性低減手段と
を具備したことを特徴とする渦流量計。
前記剛性低減手段として、抗力方向の側面両側のみより切り込まれ揚力方向に平行な底を有するスリットが使用されたこと
を特徴とする請求項１または請求項２記載の渦流量計。