JPH0358045B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0358045B2 JPH0358045B2 JP57057108A JP5710882A JPH0358045B2 JP H0358045 B2 JPH0358045 B2 JP H0358045B2 JP 57057108 A JP57057108 A JP 57057108A JP 5710882 A JP5710882 A JP 5710882A JP H0358045 B2 JPH0358045 B2 JP H0358045B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- parallel plates
- vortex
- flow rate
- air passage
- air
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/05—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
- G01F1/20—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow
- G01F1/32—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow using swirl flowmeters
- G01F1/3209—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow using swirl flowmeters using Karman vortices
- G01F1/3218—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow using swirl flowmeters using Karman vortices bluff body design
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明はカルマン渦を利用して吸入空気量又
は吸入空気流速を測定する流量測定装置に関す
る。
は吸入空気流速を測定する流量測定装置に関す
る。
空気などの流体の流量又は流速を測定する装置
として、流路に渦を発生させる抵抗体を設置し、
この発生渦をその下流に設けた熱線などの渦検出
器で検出することにより、流量測定するものが知
られている（例えば、特公昭55−020171号）。
として、流路に渦を発生させる抵抗体を設置し、
この発生渦をその下流に設けた熱線などの渦検出
器で検出することにより、流量測定するものが知
られている（例えば、特公昭55−020171号）。
このカルマン渦を発生させて流量測定する装置
を説明すると、流路に角状の渦発生体を設け、こ
の渦発生体に連通孔を形成し、渦発生体の流れ方
向の辺Ao、連通孔の巾Ａを0.3≦Ａ／Ao＜１に
設定し、強い渦を生成してストローハル数を一定
に維持している。
を説明すると、流路に角状の渦発生体を設け、こ
の渦発生体に連通孔を形成し、渦発生体の流れ方
向の辺Ao、連通孔の巾Ａを0.3≦Ａ／Ao＜１に
設定し、強い渦を生成してストローハル数を一定
に維持している。
そして、この従来の流量測定装置では、流体の
レイノルズ数を2000〜150000程度の範囲において
適切な流量測定が可能である。
レイノルズ数を2000〜150000程度の範囲において
適切な流量測定が可能である。
しかしながらこの場合、レイノルズ数例えば
100〜20000程度の計測範囲では必ずしも渦発生体
の形状・設置箇所が適切とはいえない。
100〜20000程度の計測範囲では必ずしも渦発生体
の形状・設置箇所が適切とはいえない。
即ち、かかる従来の流量測定装置は、低レイノ
ルズ数域でのストローハル数の変化が大きく、高
レイノルズ数域における渦の安定性が悪いという
問題をもつており、レイノルズ数域の狭い範囲で
しか精度のよい流量測定は行なえなかつた。
ルズ数域でのストローハル数の変化が大きく、高
レイノルズ数域における渦の安定性が悪いという
問題をもつており、レイノルズ数域の狭い範囲で
しか精度のよい流量測定は行なえなかつた。
本発明はこのような従来の問題点に着目してな
されたもので、空気通路に備える渦発生体の位
置・形状などを適宜設定することにより、低流量
域から高流量域まで広い範囲にわたつて正確な流
量測定をすることができるようにした流量測定装
置を提供することを目的とする。
されたもので、空気通路に備える渦発生体の位
置・形状などを適宜設定することにより、低流量
域から高流量域まで広い範囲にわたつて正確な流
量測定をすることができるようにした流量測定装
置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために本発明では、外気を
導入する空気通路と、この空気通路の途中に気流
方向に対して直角でかつ互いに平行に設けて２枚
の平行板と、この平行板により発生したカルマン
渦を検出する熱線などの渦検出器とを備えた流量
測定装置において、２枚の平行板の幅をａ、平行
板の気流方向の全体の厚さをｂ、平行板の間に形
成される隙間をｃ、平行板の幅方向の空気通路の
寸法をＬとした場合に、0.5≦ｂ／ａ≦0.9かつ0.2
≦ｃ／ｂ＜0.3かつ平行板の幅方向の全域につい
て３≦Ｌ／ａ≦４となるようにａ，ｂ，ｃ，Ｌを
設定し、これにより渦発生の安定化及び流量検出
精度の向上を得た。
導入する空気通路と、この空気通路の途中に気流
方向に対して直角でかつ互いに平行に設けて２枚
の平行板と、この平行板により発生したカルマン
渦を検出する熱線などの渦検出器とを備えた流量
測定装置において、２枚の平行板の幅をａ、平行
板の気流方向の全体の厚さをｂ、平行板の間に形
成される隙間をｃ、平行板の幅方向の空気通路の
寸法をＬとした場合に、0.5≦ｂ／ａ≦0.9かつ0.2
≦ｃ／ｂ＜0.3かつ平行板の幅方向の全域につい
て３≦Ｌ／ａ≦４となるようにａ，ｂ，ｃ，Ｌを
設定し、これにより渦発生の安定化及び流量検出
精度の向上を得た。
以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する
とともに、この実施例の、実験データによる技術
的裏付けを解説する。
とともに、この実施例の、実験データによる技術
的裏付けを解説する。
第１図Ａ〜第１図Ｃに示すように、外気を導入
するための矩形の開口部をもつ空気通路１を形成
し、この空気通路１の途中に空気流方向に対して
直角でかつ互いに平行な（上流・下流にそれぞ
れ）平行板２，３を配設する。
するための矩形の開口部をもつ空気通路１を形成
し、この空気通路１の途中に空気流方向に対して
直角でかつ互いに平行な（上流・下流にそれぞ
れ）平行板２，３を配設する。
２枚の平行板２，３の両端（第１図Ｃで上下
端）は、空気通路壁４に形成される挿入孔５，６
に埋設し、その外側から注入される樹脂７を充填
封止し空気通路壁４に結合する。
端）は、空気通路壁４に形成される挿入孔５，６
に埋設し、その外側から注入される樹脂７を充填
封止し空気通路壁４に結合する。
平行板２，３相互の間には隙間８が設けられ、
この隙間８の長さｌ（前記上下端の長さ）は空気
通路壁４の幅Ｄよりも長く両端方向に延びて形成
される。
この隙間８の長さｌ（前記上下端の長さ）は空気
通路壁４の幅Ｄよりも長く両端方向に延びて形成
される。
平行板２，３の下流に位置する空気通路１に
は、平行板２，３と平行になるように渦検出器と
しての２本の熱線９，１０が互いに平行板２，３
の幅方向に位置して張設してある。渦発生体とし
ての平行板２，３で生成されるカルマン渦は、そ
の下流の熱線９，１０を冷却し熱線９，１０の電
気抵抗を低下させる。熱線９，１０に印加される
電圧値が変化することにより、この電圧変化の周
波数に基づいて空気通路１の空気流量又は空気流
速を測定する。
は、平行板２，３と平行になるように渦検出器と
しての２本の熱線９，１０が互いに平行板２，３
の幅方向に位置して張設してある。渦発生体とし
ての平行板２，３で生成されるカルマン渦は、そ
の下流の熱線９，１０を冷却し熱線９，１０の電
気抵抗を低下させる。熱線９，１０に印加される
電圧値が変化することにより、この電圧変化の周
波数に基づいて空気通路１の空気流量又は空気流
速を測定する。
次に渦発生体の位置・形状などを詳細に説明す
る。２枚の平行板２，３の幅ａ、平行板２，３の
気流方向の厚さｂ、平行板２，３の間に形成され
る隙間ｃは、次のように設定する。ｂ／ａは略2/
３を中心とする値で0.5ないし0.9になるように決
める。渦発生体が角柱体である場合0.5≦ｂ／ａ
≦0.9の範囲で最も強い渦を生成することが従来
より知られている。
る。２枚の平行板２，３の幅ａ、平行板２，３の
気流方向の厚さｂ、平行板２，３の間に形成され
る隙間ｃは、次のように設定する。ｂ／ａは略2/
３を中心とする値で0.5ないし0.9になるように決
める。渦発生体が角柱体である場合0.5≦ｂ／ａ
≦0.9の範囲で最も強い渦を生成することが従来
より知られている。
ここでさらにｃ／ｂは0.2≦ｃ／ｂ＜0.3の範囲
内に収まるように決める。これは、レイノルズ数
の変化に併うストローハル数の変化が上記範囲内
で比較的緩やかであるとともに、同じく同範囲内
で渦の生成も安定化することが実験により確認さ
れたからである。
内に収まるように決める。これは、レイノルズ数
の変化に併うストローハル数の変化が上記範囲内
で比較的緩やかであるとともに、同じく同範囲内
で渦の生成も安定化することが実験により確認さ
れたからである。
即ち、第３図に示すようにレイノルズ数とスト
ローハル数の関係は、ｃ／ｂの値に応じてグラフ
のとおり変化することが判明した。
ローハル数の関係は、ｃ／ｂの値に応じてグラフ
のとおり変化することが判明した。
このグラフによれば、レイノルズ数が100〜600
の範囲でｃ／ｂが０〜0.40のいずれの値をとろう
ともストローハル数の変化は大差がない。
の範囲でｃ／ｂが０〜0.40のいずれの値をとろう
ともストローハル数の変化は大差がない。
しかしレイノルズ数が600を超えるとｃ／ｂの
増加に伴いストローハル数のレイノルズ数の増加
に対する低下度は増大する。とくにレイノルズ数
が600程度を若干越えた付近でｃ／ｂが小さいも
のほどレイノルズ数の増大に伴いストローハル数
は著しく低下しているがｃ／ｂ≧0.2の範囲では、
ストローハル数の低下が比較的小さいことがわか
り、この範囲のｃ／ｂがカルマン渦測定のための
最適値であるといえる。
増加に伴いストローハル数のレイノルズ数の増加
に対する低下度は増大する。とくにレイノルズ数
が600程度を若干越えた付近でｃ／ｂが小さいも
のほどレイノルズ数の増大に伴いストローハル数
は著しく低下しているがｃ／ｂ≧0.2の範囲では、
ストローハル数の低下が比較的小さいことがわか
り、この範囲のｃ／ｂがカルマン渦測定のための
最適値であるといえる。
レイノルズ数が10000を越えると、ｃ／ｂの値
は渦発生の安定度に大きな影響を及ぼす。すなわ
ち、ｃ／ｂが大きいものほどストローハル数が急
激に低下しており、ｃ／ｂ＜0.3の範囲内に設定
することにより渦の発生強度を安定化できること
がわかつた。
は渦発生の安定度に大きな影響を及ぼす。すなわ
ち、ｃ／ｂが大きいものほどストローハル数が急
激に低下しており、ｃ／ｂ＜0.3の範囲内に設定
することにより渦の発生強度を安定化できること
がわかつた。
これはｃ／ｂが大きくなると時々渦の生成がと
ぎれたり渦の強さが弱まるためと思われる。
ぎれたり渦の強さが弱まるためと思われる。
このようにして、空気流量と渦発生周波数の直
線性を確保するために0.2≦ｃ／ｂ＜0.3の範囲に
ｃ／ｂを設定することにより、すぐれた空気流量
の測定が可能となり発生渦の検出ミスを減らすこ
とができる。
線性を確保するために0.2≦ｃ／ｂ＜0.3の範囲に
ｃ／ｂを設定することにより、すぐれた空気流量
の測定が可能となり発生渦の検出ミスを減らすこ
とができる。
空気通路１の、平行板２，３の幅方向の寸法Ｌ
と平行板２，３の幅ａの比は、３≦Ｌ／ａ≦４に
なるように、Ｌ，ａをそれぞれ設定する。第４図
はレイノルズ数をパラメータとしたＬ／ａと、渦
生成の不安定化に伴うセンサの出力パルスの欠落
頻度との関係を示す。このグラフによれば、レイ
ノルズ数が小さい領域ではパルス欠落頻度は少な
いが、レイノルズ数が大きくなると、Ｌ／ａが所
定範囲をはみ出たときパルス欠落頻度が著しく増
加する。これより３≦Ｌ／ａ≦４の範囲内におい
て、実用上許容できるパルス欠落頻度15％以内に
収まり、この範囲のＬ／ａが平行板２，３および
空気通路１の最適寸法といえる。一般には通路壁
を渦発生体から充分に離して渦との干渉を回避す
ることが流量検出精度を高めるうえで必要と考え
られてきたが、前述の寸法設定及び実験結果に見
られるように、通路壁を渦発生体にある程度近接
させて渦との干渉を適度に促したほうが渦の発生
が安定し、流量検出精度が向上するのである。
と平行板２，３の幅ａの比は、３≦Ｌ／ａ≦４に
なるように、Ｌ，ａをそれぞれ設定する。第４図
はレイノルズ数をパラメータとしたＬ／ａと、渦
生成の不安定化に伴うセンサの出力パルスの欠落
頻度との関係を示す。このグラフによれば、レイ
ノルズ数が小さい領域ではパルス欠落頻度は少な
いが、レイノルズ数が大きくなると、Ｌ／ａが所
定範囲をはみ出たときパルス欠落頻度が著しく増
加する。これより３≦Ｌ／ａ≦４の範囲内におい
て、実用上許容できるパルス欠落頻度15％以内に
収まり、この範囲のＬ／ａが平行板２，３および
空気通路１の最適寸法といえる。一般には通路壁
を渦発生体から充分に離して渦との干渉を回避す
ることが流量検出精度を高めるうえで必要と考え
られてきたが、前述の寸法設定及び実験結果に見
られるように、通路壁を渦発生体にある程度近接
させて渦との干渉を適度に促したほうが渦の発生
が安定し、流量検出精度が向上するのである。
上記構成に基づく流量測定装置は、空気通路１
を流れる空気が渦発生体（平行板）２，３に当る
ことにより生ずるカルマン渦を安定して発生さ
せ、レイノルズ数100〜20000の領域で正確なカル
マン渦を熱線９，１０で検出し、安定した流速測
定を行える。
を流れる空気が渦発生体（平行板）２，３に当る
ことにより生ずるカルマン渦を安定して発生さ
せ、レイノルズ数100〜20000の領域で正確なカル
マン渦を熱線９，１０で検出し、安定した流速測
定を行える。
すなわち、レイノルズ数が600程度におけるス
トローハル数の変化を最小限に抑えており、かつ
同じくレイノルズ数の10000を越えた場合のスト
ローハル数の急激な変化を回避することができる
のである。
トローハル数の変化を最小限に抑えており、かつ
同じくレイノルズ数の10000を越えた場合のスト
ローハル数の急激な変化を回避することができる
のである。
従つてレイノルズ数が広範囲にわたつて変化し
ても、ストローハル数を安定した一定の許容範囲
に保持することができ、したがつて超低流量から
超高流量まで正確な流速を流定することができ
る。
ても、ストローハル数を安定した一定の許容範囲
に保持することができ、したがつて超低流量から
超高流量まで正確な流速を流定することができ
る。
これと同時に、レイノルズ数がかなり大きくな
つた場合でも、熱線９，１０により検出するセン
サのパルス欠落頻度も所定値以下に抑えることが
できるので、流速の測定ミスをなくすこともでき
る。
つた場合でも、熱線９，１０により検出するセン
サのパルス欠落頻度も所定値以下に抑えることが
できるので、流速の測定ミスをなくすこともでき
る。
なお、本実施例では、平行板２，３の間の隙間
８の長さｌを空気通路壁４の幅Ｄよりも若干大き
めに延設してあるが、これにより平行板２，３の
取付時の精度がバラツイた場合でも間隙８が空気
通路１の両壁に渡つて開口し、カルマン渦を安定
して生成するように配慮されている。
８の長さｌを空気通路壁４の幅Ｄよりも若干大き
めに延設してあるが、これにより平行板２，３の
取付時の精度がバラツイた場合でも間隙８が空気
通路１の両壁に渡つて開口し、カルマン渦を安定
して生成するように配慮されている。
又２枚の平行板の断面形状は互いに等しい矩形
状に形成すると良い効果が確認された。
状に形成すると良い効果が確認された。
以上説明したように本発明によれば、空気通路
に配設する渦発生体の位置・および形状などを適
当に設定することにより、低流量域から高流量域
まで広い範囲にわたつて正確な流速を測定するこ
とができ、特に機関の吸入空気量を計測するのに
最適でありカルマン渦の検出ミスに伴う測定誤差
を減らすことができるという効果を生じる。
に配設する渦発生体の位置・および形状などを適
当に設定することにより、低流量域から高流量域
まで広い範囲にわたつて正確な流速を測定するこ
とができ、特に機関の吸入空気量を計測するのに
最適でありカルマン渦の検出ミスに伴う測定誤差
を減らすことができるという効果を生じる。
第１図Ａ，Ｂ，Ｃ、第２図は本発明の実施例を
あらわす断面図で、第１図Ｂは第１図ＡのＢ−Ｂ
線断面図、第１図Ｃは第１図ＡのＣ−Ｃ線断面
図、第２図は第１図Ｂの要部拡大断面図である。
第３図と第４図は同じく本発明の実施例の作用説
明図である。 １……空気通路、２，３……平行板（渦発生
体）、８……隙間、９，１０……熱線。
あらわす断面図で、第１図Ｂは第１図ＡのＢ−Ｂ
線断面図、第１図Ｃは第１図ＡのＣ−Ｃ線断面
図、第２図は第１図Ｂの要部拡大断面図である。
第３図と第４図は同じく本発明の実施例の作用説
明図である。 １……空気通路、２，３……平行板（渦発生
体）、８……隙間、９，１０……熱線。
Claims (1)
- １ 外気を導入する空気通路と、この空気通路の
途中に気流方向に対して直角でかつ互いに平行に
設ける２枚の平行板と、この平行板により発生し
たカルマン渦を検出する熱線などの渦検出器とを
備えた流量測定装置において、２枚の平行板の幅
をａ、平行板の気流方向の全体の厚さをｂ、平行
板の間に形成される隙間をｃ、平行板の幅方向の
空気通路の寸法をＬとした場合、0.5≦ｂ／ａ≦
0.9かつ0.2≦ｃ／ｂ＜0.3かつ平行板の幅方向の全
域について３≦Ｌ／ａ≦４となるようにａ，ｂ，
ｃ，Ｌを設定したことを特徴とする流量測定装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5710882A JPS58173430A (ja) | 1982-04-06 | 1982-04-06 | 流量測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5710882A JPS58173430A (ja) | 1982-04-06 | 1982-04-06 | 流量測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58173430A JPS58173430A (ja) | 1983-10-12 |
| JPH0358045B2 true JPH0358045B2 (ja) | 1991-09-04 |
Family
ID=13046317
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5710882A Granted JPS58173430A (ja) | 1982-04-06 | 1982-04-06 | 流量測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58173430A (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5520171A (en) * | 1978-08-02 | 1980-02-13 | Yoshio Noguchi | Double throw packing apparatus |
-
1982
- 1982-04-06 JP JP5710882A patent/JPS58173430A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58173430A (ja) | 1983-10-12 |
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