JPH01199121A - カルマン渦流量計 - 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） この発明は、内燃機関の吸気流−などを検出するカルマ
ン′１４流量計に関する。

（従来の技術） カルマン渦２ｉｔｍ計は、第４図の横断面図に示すよう
に、流体１が矢印方向に流れるハウジング２内に流路を
横切る柱状の渦発生体３を配置し、渦発生体３の後流側
に左右交互に発生ずるカルマン渦４の発生周波数が、流
体１の流速（したがって流層）に比例することを利用し
て、流体１の流層を測定するものである。

カルマン渦４の発生周波数を検出するには、渦の圧力に
より振動部材を振動させて、この振動を光学的に検出す
る方法、渦による流体の流れの変化に応じた発熱状態の
抵抗線の抵抗値の変化を検出する方法等がある。光学的
に検出された振動、熱線抵抗の囁抗値の変化等を電気的
出力に変換したカルマン渦原信号５は、比較回路に入力
され、第５図に示すように、固定スライス・レベル３−
１−１Ｓ−と比較され、矩形波６に変換して出力される
。

この矩形波６の１秒間当りの数をカウントすることによ
り、カルマン渦４の発生周波数が求まり、流体１の流量
に変換される。

先行技術文献としては、例えば実開昭５６−５９６１８
号公報がある。

（発明が解決しようとする課題） このようなカルマン渦流量計において、渦発生体３の断
面は一般に三角形、長方形などの円形でない形状である
。一方ハウジング２との嵌合部７は気密性および製作性
を良くするため、第６図に示すように円形断面になって
いる。このような嵌合部７の流路に臨む面７ａとハウジ
ング２の上壁内面２ａとを同一面にすることは製作上困
難なため、第７図に示すように、通常段差りがついてい
る。このため嵌合部７の上流側角部８で、カルマン渦４
とは別のトレーリング渦９が発生する。渦発生体３の後
流側に発生するカルマン渦４は、トレーリング渦９の発
生により、圧力導入孔、抵抗線等のカルマン渦検出部１
０の後流部で歪んだ形のカルマン渦４′になる。この結
束前られるカルマン渦原信号５は、第５図に示すように
、出力娠幅の小さい波形を持つ不安定な信号１１となる
。

このようにカルマン渦原信号５が不安定な場合は、渦の
発生に対応した矩形波６が出力されず、周波数欠損１２
の状態となり、誤った流量計測となる。

この現象は、渦発生体３の断面積相当の面積を有する円
の直径を代表寸法りとした流体１のレイノルズ数Ｒｅ（
＝（Ｄｖ）／ν、■＝流速、ν＝妨粘性係数）が、１×
１０〜３×１０５の領域で発生する。

この発明は、このような周波数欠損を生じないカルマン
渦流量計の提供を目的としている。

（課題を解決するための手段） 上記のような周波数欠損１２が発生する要因を調べる実
験を行った結果、次のことが明確になった。すなわも第
７図において、渦発生体３の嵌合部７の上流側角部８と
ハウジング２のト壁内面２ａとの段差をｈ（上流側角部
８が上壁内面２ａより突出している場合を＋、凹んでい
る場合を−にとる）とし、上流側角部８とカルマン渦検
出部１０の上端との垂直距離を１としたとき、ｊ／ｈと
周波数欠損１２の発生率（％）との関係が、第８図に示
すような特性になることが確認できた。

そこでこの発明のカルマン渦流鰻計は、第８図において
周波数欠損の発生しない領域、すなわちＪ／ｈ＜−５ま
たはρ／ｈ〉６ となる位置にカルマン渦検出部を設ける。

（作用） 上記構成によりカルマン渦検出部すなわち圧力導入孔、
抵抗線等の後流でのカルマン渦の歪がなくなり、従って
カルマン渦の周波数欠損がなくなり、粘度の良い流量計
測ができる。

（実施例） 以下実施例を示す図面に基づいて、この発明を説明する
。第１図はこの発明によるカルマン渦流量計の縦断面図
であり、流体１は筒状のハウジング２内の流路を矢印の
方向へ流れる。３はカルマン渦を発生させる柱状の渦発
生体であり、ハウジング２の流路を横切って設置されて
いる。渦発生体３の両端の嵌合部７は円形断面形状を有
し、ハウジング２の上壁２ａ、下壁２ｂの取付は孔に嵌
合固定されている。渦発生体３の嵌合部７とハウジング
２の取付は孔との間にはＯリング２１が装着され、気密
構造となっている。

渦発生体３の上方には、電子回路２２がスクリュー２３
でハウジング２に固定されている。電子回路２２は、第
６図に示すように、カルマン渦原信号５を矩形波信号６
に変換し、カルマン渦の発生周波数を流体の流量に変換
する。

カルマン渦４の発生周波数を検出する機構の一例として
、カルマン渦の圧力による振動体の振動を検出する実施
例を、第１図のＡ−Ａ線断面を示す第２図によって説明
する。渦発生体３の両側面に圧力導入孔２４がそれぞれ
設けられている。圧力導入孔２４にはカルマン渦４の発
生に同期して交番的な差圧が生じ、この差圧をミラー室
２５に導いてミラー２６を振動させる。発光素子２７か
ら光を出してミラー２６に当て、その反射を受光素子２
８で受け、ミラー２６の振動を電気的出力（サイン波形
の電圧出力）に変換する。

別の実施例としては、第３図に示すように、渦発生体３
に流体の流れと直交する溝２９を設け、満２９内に発熱
状態にある抵抗線３０を張っておく。溝２９内にはカル
マン渦４の発生に同期して交番的な流れ３１が生じる。

この交番流３１により発熱状態にある抵抗線３０が冷却
され、抵抗値が変化する。この抵抗値変化を電気的出力
に変換する。

受光素子２８又は抵抗線３０の検出信号として得られる
カルマン渦原信号５は、電子回路２１の比較回路に入力
され、第６図に示すように、固定スライス・レベルＳ＋
、Ｓ−と比較され、矩形波６に変換して出力され、１秒
間当りの矩形波６の数がカウントされ、カルマン渦４の
発生周波数が求まる。

上記のいずれの実施例においても、カルマン渦検出部で
ある圧力導入孔２４、抵抗線３０は、ハウ・ジンク２の
上壁内面２ａと嵌合部７の上流側角部８との段差寸法を
ｈ（突出しを＋、凹みを−）とし、上流側角部８と圧力
導入孔２４または抵抗線３０の上端までの垂直距離を１
としたとさ、１／　ｈ＜　　５またはｊ！　／ｈ＞５と
なる位置に設けである。

上記のような構成のカルマン渦流量計は、第９図の特性
図において、４１／ｈが周波数欠損の生じない領域にあ
り、従ってカルマン渦検出部は、渦発生体３の嵌合部７
の段差から生成するトレーリング渦の影響を受けること
なく、カルマン渦の発生周波数を正確に検出することが
でき、精度のよい流量計測ができる。

（発明の効果） この発明は以上説明したように、カルマン渦の信号検出
部の寸法構成を適当に選んだことにより、カルマン渦検
出部の後流のカルマン渦に歪がなくなり、従って周波数
欠損のない正確な流は信号を得ることかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例の縦断面図、第２図は第１図
のＡ−Ａ縦断面図、第３図および第４図はそれぞれ渦発
生体のカルマン渦検出部の例を示す横断面図、第５図は
信号波形の変換説明図、第６図および第７図は問題点を
説明する斜視図および部分拡大縦断面図、第８図は周波
数欠損発生率特性図である。 １・・・流体 ２・・・ハウジング ２ａ・・・上壁内面 ３・・・渦発生体 ７・・・嵌合部 ８・・・上流側角部 ２２・・・電子回路 ２４・・・圧力導入孔（＝検出部） ３０・・・抵抗線（−検出部）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　流体の流路を形成する筒状のハウジングと、前記流路
   を横切つて設置され両端の嵌合部を前記ハウジングの上
   下壁の取付け孔に嵌合固定された柱状の渦発生体と、前
   記渦発生体の上方側部に設けられ前記渦発生体によるカ
   ルマン渦の発生周波数を検出する検出部と、前記検出部
   の信号を流体の流量に変換する電子回路とからなるカル
   マン渦流量計であって、前記嵌合部の上流側角部と前記
   ハウジングの上壁内面との段差をｈ（上流側角部が上壁
   内面より突出している場合を＋、凹んでいる場合を−に
   とる）とし、前記上流側角部と前記検出部の上端との垂
   直距離をｌとしたとき、 ｌ／ｈ＜−５またはｌ／ｈ＞６ となる位置に前記検出部を設けたカルマン渦流量計。