JPH02280010A - 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」 本発明は、管路に設けた渦発生体により流体中に生成さ
れるカルマン渦の周期から前記流体の流量を求めるカル
マン渦流量計に関するものである。

「従来の技術」 従来の渦流ｍ計として下記の方式のものが知られている
。

■　特開昭５４−６９４７４号に記載されているように
、流路中に設けられた渦発生体により生成されるカルマ
ン渦により渦発生体自身に発生する交番応力をその内部
に設けられた圧電素子により検出し、検出された応力か
ら前記カルマン渦の周期を測定するとともに、その周期
が流体の流速に比較することから前記流体の流量を求め
るようにしたカルマン渦流量計。

■　特公昭４８−１７０１０に記載されているように、
管路に超音波を放射し、その伝搬時間がカルマン渦（流
路中の渦発生体により生成される）により変化すること
を利用して、前記カルマン渦の周期を測定し、同様に流
量を求めるようにしたカルマン渦流量計。

「発明が解決しようとする課題」 しかし、前記カルマン渦の周期は、管路内を流れる流体
の流量のみならず、ポンプの仕様、配管径、バルブの位
置などの条件によって決定される流れの状態によっても
変化するから、設置条件あるいは使用条件の相異により
前記諸条件が変化することにより、測定精度が低下する
とともに再現性がわるくなるという問題点があった。

本発明は上記事情に鑑みて提案されたもので、流れの条
件の変化にかかわらず所定の測定精度を維持し得る流量
計を得ることを目的とするものである。

「課題を解決するための手段」 上記問題点を解決するため、本発明は、管路に配設され
た渦発生体により流体中に生成されるカルマン渦の周期
が前記流体の流速に比例することを利用して流体の流量
を測定するカルマン渦流量計において、前記カルマン渦
の周期を検出してカルマン渦周期信号を出力する第１の
検出器と、前記渦発生体の前後の圧力変化を検出する第
２の検出器と、該第２の検出器から供給される圧力信号
から流れの条件を判別して判別結果に対応する補正信号
を出力する補正信号演算器と、前記第１の検出器から供
給されるカルマン渦周期信号と定数とから流量信号を算
出するとともに前記補正信号によって前記定数を制御す
る流量演算器とを設けるようにしたものである。

「作用」 上記構成であると、第１の検出器から得られた圧力変化
の情報に基づいて流れの条件の変化を検知するとともに
、条件の変化に応じて出力される補正信号により、定数
の値を変更することができる。

「実施例」 以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明する。

第１図符号ｌは被測定配管中に直列に挿入される管路で
ある。この管路１の中心を介して対向する２点には、そ
れぞれ超音波発信器２および超音波受信器３が設けられ
ている。これらの発信器２および受信器３より上流側の
位置には流れと交差する柱状をなす渦発生体４が設けら
れて、その後流側の管内流体にカルマン渦５を積極的に
発生させるようになっている。

前記超音発信器２は、駆動回路６から出力されるドライ
ブ信号により駆動されて管内流体へ超音波７を伝搬させ
、また、管内流体中を伝搬した超音波７は、カルマン渦
５と接触することにより（１γ相変調された後、超音波
受信器３に検出されてカルマン渦情報を持った超音波信
号Ｓｌへと変換される。

この超音波信号Ｓｌは、前記ドライブ信号Ｓ’１ととも
にカルマン渦周期検出器８に人力され、位相復調される
ことにより、カルマン渦信号が取り出され、更に波形整
形されて、前記カルマン渦５の周期に比例したパルス信
号Ｓ２として流量演算器９へ供給される。

一方、前記渦発生体４の上流側よび下流側には、管内流
体の圧力に応じた電気信号を出力する圧力検出器１０お
よび１１がそれぞれ設けられており、これら圧力検出器
ｌＯおよび１１からの信号は、圧力信号変換器１２・１
３によってそれぞれ圧力信号Ｓ３．Ｓ４に変換されて、
補正信号演算器１４に供給されている。そして補正信号
演算器１４では、前記圧力信号Ｓ３．Ｓ／Ｉから得られ
る管内圧力、脈動成分、渦発生体前後の圧力差等の情報
に基づいて補正信号Ｓ５を算出し、前記流量演算器９へ
供給している。

さらに流量演算器９は、前記カルマン渦周期パルス信号
Ｓ２を前記補正信号Ｓ５に基づいて補正した後、補正さ
れたカルマン渦周期から管路内の流体の流速（流ｆｆ１
）を示す信号Ｓ６を出力する。すなわち上記流量演算２
′Ａ９にあっては、供給されるパルスＳ２とメータ定数
（パルス数＃りＣなる補正係数とを演算して流量信号Ｓ
６を得る一方、前記メータ定数Ｃを前記補正信号Ｓ５に
バづいて制御することにより流れの変化に対応して正確
な流ｍを算出するようになっている。

上記メータ定１ｃは、ポンプ条件および配管条件によっ
て第２図に示すように変化する。また第３図ないし第５
図には第２図中の条件１，２．３に相当する条件の配管
系が示されている。

◎条件１ 容量の小さいポンプｐ１を使用し、このポンプＰ１の吐
出側に整流管Ａ１配管１０Ｄ、および、第１図に示す構
成の渦流ｍ計Ｆを直列に設け、さらに、渦流ｍ計Ｆの下
流側の配管２０Ｄ（２０ＤはＩＯＤの２倍の管径を表す
）に設けられたバルブＶによって流量制御を行なう。

◎条件２ 上記ポンプＰｌより容量の大きなポンプＰ２を使用し、
整流管Ａの上流の符号４０Ｄ（４０Ｄは１０Ｉ）の４倍
の管径を表す）で示す配管に設けられたバルブ■で流量
制御を行なう。

◎条件３ 上記条件２の場合と同容↑のポンプＰ２を使用し、整流
管への下流の配管２０Ｄに設けられたバルブ■を使用し
て流量制御を行う。

の各条件において、バルブ■を操作して流量を制御しつ
つ流ｍ計のメータ定数Ｃの特性を求めると、条件１では
、第２図に示したように流量が少なくなるにしたがって
メータ定数Ｃが上昇する。また条件２ではその上昇が小
さくなり、条件３では逆に下降する。これらのことは、
同じ渦流量計を使用しても、前記のような条件の違いに
より、同−流ｍ点で出力されるカルマン渦周期が異なる
ことを示している。

そして、渦発生柱の上下流にそれぞれ設けられた圧力検
出器１０．１１により各条件毎に管内圧力の状態を測定
すると、同−流ｍ点においても条件の変化によって、圧
力、脈動成分、上下流での圧力差等の圧力情報が異なる
ことがわかった。

したがって、流れの条件を種々に設定してメータ定数Ｃ
を求めるとともに、その条件において圧力を測定してお
けば、前記圧力検出２７１０．１１から得られた圧力情
報ｓ２．ｓ３に基づいて補正信号演算器１４にいずれの
条件か（例えば実施例における１〜３のいずれの条件か
）を判断させ、判断結果を補正信号Ｓ５として流量演算
器９に供給することにより、流量演算器９において適正
なメータ定数Ｃを設定して（あるいは、予め条件毎に多
数記惚されたメータ定数曲線から最適なものを選択して
）常に正確な測定値が得られるカルマン渦流量計を実現
することができた。

なお、上記実施例においては、圧力検出器を渦発生体の
上下流２箇所に設置する方法として説明したが、更に多
数個設置してもよく、要はメータ定数Ｃの変化の要因と
なる流れの状態を表す圧力情報が得られるよう配設され
ていれば良い。

また、」二記実施例では、カルマン渦周期を超音波の位
相変化を用いて、測定することにより、流量に対応した
信号を得る方式について説明したが、この方式に代えて
、振幅変化あるいは周波数変化等を用いる方式を採用し
、超音波以外の圧電素子、静電容量、熱線等のセンサを
用いてカルマン渦を検出する場合にも適用し得ることは
明らかである。

「発明の効果」 以上の説明で明らかなように、本発明によれば、カルマ
ン渦の生成に影響を与える流れの状態の変化を圧力測定
を介して検知することができるので、ポンプ条件、配管
条件等の変化によるカルマン渦周期の変化を除去して、
高い精度でかつ再現性よ（計測することができるという
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すもので、第１図は渦流量
計のブロック図、第２図は流量とメータ定数との関係を
配管条件毎に示す図表、第３図ないし第５図は条件１〜
３の配管の構成をそれぞれ示す配管図である。 ｌ・・・・・・配管、２・・・・・・発信器、３・・・
・・・受信器、４・・・・・・渦発生体、５・・・・・
・カルマン渦、６・・・・駆動回路、７・・・・・・超
音波、８・・・・・・カルマン渦周波数検出器、９・・
・・・・流量演算器、ＩＯ・１１・・・・圧力検出器、
１２・１３・・・・・圧力信号演算器、１４・・・・・
・補正信号演算器。 出願人　　ト　キ　コ　株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 管路に配設された渦発生体により流体中に生成されるカ
   ルマン渦の周期が前記流体の流速に比例することを利用
   して流体の流量を測定するカルマン渦流量計において、
   前記カルマン渦の周期を検出してカルマン渦周期信号を
   出力する第１の検出器と、前記渦発生体の前後の圧力変
   化を検出する第２の検出器と、該第２の検出器から供給
   される圧力信号から流れの条件を判別して判別結果に対
   応する補正信号を出力する補正信号演算器と、前記第１
   の検出器から供給されるカルマン渦周期信号と定数とか
   ら流量信号を算出するとともに前記補正信号によって前
   記定数を制御する流量演算器とからなることを特徴とす
   る渦流量計。