JPH0524184Y2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0524184Y2 JPH0524184Y2 JP1984183680U JP18368084U JPH0524184Y2 JP H0524184 Y2 JPH0524184 Y2 JP H0524184Y2 JP 1984183680 U JP1984183680 U JP 1984183680U JP 18368084 U JP18368084 U JP 18368084U JP H0524184 Y2 JPH0524184 Y2 JP H0524184Y2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- diaphragm
- span
- vortex
- vibration
- karman vortex
- 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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- Measuring Volume Flow (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】
〔考案の属する技術分野〕
本考案は、流体、例えば自動車等のエンジンの
吸込空気の流れに挿入されるカルマン渦発生体に
より、その両側面近傍に交互に発生するカルマン
渦の圧力変動を検出して、流体の流速または流量
を計測するカルマン渦流量計、特に渦検出部の振
動板の形状に関する。
吸込空気の流れに挿入されるカルマン渦発生体に
より、その両側面近傍に交互に発生するカルマン
渦の圧力変動を検出して、流体の流速または流量
を計測するカルマン渦流量計、特に渦検出部の振
動板の形状に関する。
第５図は従来のカルマン渦流量計の全体構成
図、第６図および第７図は渦検出部の概略構成
図、第８図は振動子の平面図、第９図は振動板の
振動状態図、第１０図は第９図における波形図で
ある。第５図において１は管路、２は一対のカル
マン渦発生体（渦発生体）、３Ａ，３Ｂはこの渦
発生体２に設けられた開口部、４は渦検出部、５
は光フアイバ、６は渦検出信号の処理回路であ
る。第６図および第７図に示すように、渦検出部
４は断面矩形状の振動室７が形成され、この振動
室７に渦発生体２の両側面近傍に発生するカルマ
ン渦により振動する振動子８の振動板９が設けら
れる。この振動子８は、第８図に示すようにカル
マン渦の圧力変動が作用する振動板９と、この振
動板９をその重心を含む線対称な軸上で保持して
ねじり振動を行わせる一対のスパンバンド１０
Ａ，１０Ｂと、このスパンバンド１０Ａ，１０Ｂ
の固定端となる枠部１１とがほぼ一定の厚さの１
枚の金属板から成形される。なお、１２Ａ，１２
Ｂは開口部３Ａ，３Ｂにそれぞれ連通する導圧孔
で、カルマン渦の圧力変化を振動板９に導くため
のものである。さらに、信号処理部６は、発生素
子１３、受光素子１４および波形成形回路１５よ
り構成される。
図、第６図および第７図は渦検出部の概略構成
図、第８図は振動子の平面図、第９図は振動板の
振動状態図、第１０図は第９図における波形図で
ある。第５図において１は管路、２は一対のカル
マン渦発生体（渦発生体）、３Ａ，３Ｂはこの渦
発生体２に設けられた開口部、４は渦検出部、５
は光フアイバ、６は渦検出信号の処理回路であ
る。第６図および第７図に示すように、渦検出部
４は断面矩形状の振動室７が形成され、この振動
室７に渦発生体２の両側面近傍に発生するカルマ
ン渦により振動する振動子８の振動板９が設けら
れる。この振動子８は、第８図に示すようにカル
マン渦の圧力変動が作用する振動板９と、この振
動板９をその重心を含む線対称な軸上で保持して
ねじり振動を行わせる一対のスパンバンド１０
Ａ，１０Ｂと、このスパンバンド１０Ａ，１０Ｂ
の固定端となる枠部１１とがほぼ一定の厚さの１
枚の金属板から成形される。なお、１２Ａ，１２
Ｂは開口部３Ａ，３Ｂにそれぞれ連通する導圧孔
で、カルマン渦の圧力変化を振動板９に導くため
のものである。さらに、信号処理部６は、発生素
子１３、受光素子１４および波形成形回路１５よ
り構成される。
次に、第５図ないし第１０図を参照して、その
動作を説明する。管路１の内部の流れの中に挿入
された渦発生体２の両側面近傍に、カルマン渦が
発生すると、この渦によつて圧力が開口部３Ａ，
導圧孔１２Ａまたは開口部３Ｂ，導圧孔１２Ｂを
介して、振動板９に伝えられる。これにより、振
動板９が変位する。この渦は、渦発生体２の両側
面近傍に交互に発生するから、この渦によつて振
動板９は一対のスパンバンド１０Ａ，１０Ｂの回
りに捩り振動を行う。この振動板９には、信号処
理回路６の発光素子１３からの光が光フアイバ５
を介して照射され、この照射光は振動板９の表面
で反射し、光フアイバ５を介して、受光素子１４
に与えられ、極めて簡単な構成で渦周波数を検出
することができる。しかしながら、振動板９から
の反射光を受光素子１４により検出するために、
振動板の変形によつても反射光量が変化し、そし
てその変形による光量変化は高周波歪となる。す
なわち、理想的には振動板９は完全な剛体である
ことが必要である。しかし、振動板９は薄い金属
板で剛体化することはできない。第９図に示すよ
うに、振動板９は幅寸法が一様な長方形板状であ
るから、その製作が容易で、寸法精度の管理が容
易である。ところが、この振動板９は渦周波数が
高く、圧力変化の大きい高流速域では、振動板の
先端両角部Ｂが屈曲振動を起し、そのために第１
０図Ａに示すように受光素子１４の出力波形の高
周波歪が増加し、それにより同図Ｂに示すように
波形周期がT1，T2，T3（T1≠T2≠T3）と異なつ
て、波形周期の安定性が低下してエンジン制御上
好ましくない。この波形周期の安定性改善は解決
すべき重要な課題であつた。なお、第１０図Ｂは
波形成形回路１５の波形成形出力である。
動作を説明する。管路１の内部の流れの中に挿入
された渦発生体２の両側面近傍に、カルマン渦が
発生すると、この渦によつて圧力が開口部３Ａ，
導圧孔１２Ａまたは開口部３Ｂ，導圧孔１２Ｂを
介して、振動板９に伝えられる。これにより、振
動板９が変位する。この渦は、渦発生体２の両側
面近傍に交互に発生するから、この渦によつて振
動板９は一対のスパンバンド１０Ａ，１０Ｂの回
りに捩り振動を行う。この振動板９には、信号処
理回路６の発光素子１３からの光が光フアイバ５
を介して照射され、この照射光は振動板９の表面
で反射し、光フアイバ５を介して、受光素子１４
に与えられ、極めて簡単な構成で渦周波数を検出
することができる。しかしながら、振動板９から
の反射光を受光素子１４により検出するために、
振動板の変形によつても反射光量が変化し、そし
てその変形による光量変化は高周波歪となる。す
なわち、理想的には振動板９は完全な剛体である
ことが必要である。しかし、振動板９は薄い金属
板で剛体化することはできない。第９図に示すよ
うに、振動板９は幅寸法が一様な長方形板状であ
るから、その製作が容易で、寸法精度の管理が容
易である。ところが、この振動板９は渦周波数が
高く、圧力変化の大きい高流速域では、振動板の
先端両角部Ｂが屈曲振動を起し、そのために第１
０図Ａに示すように受光素子１４の出力波形の高
周波歪が増加し、それにより同図Ｂに示すように
波形周期がT1，T2，T3（T1≠T2≠T3）と異なつ
て、波形周期の安定性が低下してエンジン制御上
好ましくない。この波形周期の安定性改善は解決
すべき重要な課題であつた。なお、第１０図Ｂは
波形成形回路１５の波形成形出力である。
本考案は、上述の問題点に鑑みなされたもの
で、その目的とするところは、その製作が容易で
あるとともに簡単な構成にして耐久性に優れ、し
かも出力波形の周期安定性を向上し得るカルマン
渦流量計を提供することにある。
で、その目的とするところは、その製作が容易で
あるとともに簡単な構成にして耐久性に優れ、し
かも出力波形の周期安定性を向上し得るカルマン
渦流量計を提供することにある。
このような目的を達成するために、本考案は、
振動板を捩り振動軸から先端に向かつて幅を徐々
に減少させてほぼ台形状に形成するとともに該振
動板のスパンバンドとの連結部分を円弧状に形成
し、また、少なくとも上部ハウジングあるいは下
部ハウジングの何れか一方の前記振動板と対向す
る箇所に山形状傾斜面を設けたことを特徴とす
る。
振動板を捩り振動軸から先端に向かつて幅を徐々
に減少させてほぼ台形状に形成するとともに該振
動板のスパンバンドとの連結部分を円弧状に形成
し、また、少なくとも上部ハウジングあるいは下
部ハウジングの何れか一方の前記振動板と対向す
る箇所に山形状傾斜面を設けたことを特徴とす
る。
次に、本考案の一実施例を図面に基づき、詳細
に説明する。
に説明する。
第１図は本考案が適用された渦検出部の概略構
成図を示し、Ａはその正面断面図、Ｂはその側面
断面図である図において第５図ないし第７図と同
一の機能を有する部分には、同一の符号が付され
ている。下部ハウジング２２は、その下面に渦発
生体２が一体的に構成され、この下部ハウジング
２２の上に振動子２３、この振動子２３の上に上
部ハウジング２１が順次積層され、振動子２３が
保持される。また、振動室２５は、振動子２３の
振動板２４により、僅かな隙間をもつて連通する
上部室と下部室とに分割され、振動板２４の捩れ
振動軸Ａ−Ａ（第２図）を含み上下に対向する山
形状傾斜面２６，２７を形成する。３４Ａ，３４
Ｂはスパンバンド２９Ａ，２９Ｂを収容する収容
室で、２８はスパンバンド２９Ｂに張力を付加す
る張力付加手段、本実施例では板ばねである。さ
らに、３０，３１は発光素子および受光素子で渦
発生体２により交互に発生するカルマン渦による
圧力変動が開口部３Ａ，３Ｂおよび導圧孔１２
Ａ，１２Ｂを経て、振動室２５の下部室に導入さ
れ、振動板２４の捩れ振動として光学的に検出さ
れる。
成図を示し、Ａはその正面断面図、Ｂはその側面
断面図である図において第５図ないし第７図と同
一の機能を有する部分には、同一の符号が付され
ている。下部ハウジング２２は、その下面に渦発
生体２が一体的に構成され、この下部ハウジング
２２の上に振動子２３、この振動子２３の上に上
部ハウジング２１が順次積層され、振動子２３が
保持される。また、振動室２５は、振動子２３の
振動板２４により、僅かな隙間をもつて連通する
上部室と下部室とに分割され、振動板２４の捩れ
振動軸Ａ−Ａ（第２図）を含み上下に対向する山
形状傾斜面２６，２７を形成する。３４Ａ，３４
Ｂはスパンバンド２９Ａ，２９Ｂを収容する収容
室で、２８はスパンバンド２９Ｂに張力を付加す
る張力付加手段、本実施例では板ばねである。さ
らに、３０，３１は発光素子および受光素子で渦
発生体２により交互に発生するカルマン渦による
圧力変動が開口部３Ａ，３Ｂおよび導圧孔１２
Ａ，１２Ｂを経て、振動室２５の下部室に導入さ
れ、振動板２４の捩れ振動として光学的に検出さ
れる。
次に、第２図は本考案の一実施例の要部の概略
構成図を示す。図において振動子２３は、カルマ
ン渦の圧力変動が作用する振動板２４と、この振
動板２４をその重心を含む線対称な軸Ａ−Ａ上で
保持し、捩り振動を行わせる一対のスパンバンド
２９Ａ，２９Ｂと、このスパンバンド２９Ａ，２
９Ｂの固定端となる枠体２０とがほぼ一定の厚さ
の１枚の金属板から成形されている。ところで、
振動板２４は、スパンバンド２９Ａ，２９Ｂによ
り捩り振動をする振動軸Ａ−Ａから先端に向つ
て、幅を徐々に縮少させてほぼ台形状に成形され
ている。かつ、この振動板２４は、スパンバンド
２９Ａ，２９Ｂとの連結部分を半径Ｒの円弧状に
形成して、応力がこの連結部分に集中するのを回
避する。このように、振動板２４を成形すること
により、第９図に示す従来の振動板９の先端両角
部Ｂが削除されたような形状を呈し、高速流域に
おける先端両角部Ｂの不要な屈曲振動が除かれ、
従つて、第２Ａ図Ａに示すように、受光素子３１
の出力波形は高周波歪が除去されて周期的なきれ
いな波形となり、それゆえ同図Ｂに示すようにそ
の波形成形波は周期Ｔの一様な波形となつて、波
形周期が可成り安定する。
構成図を示す。図において振動子２３は、カルマ
ン渦の圧力変動が作用する振動板２４と、この振
動板２４をその重心を含む線対称な軸Ａ−Ａ上で
保持し、捩り振動を行わせる一対のスパンバンド
２９Ａ，２９Ｂと、このスパンバンド２９Ａ，２
９Ｂの固定端となる枠体２０とがほぼ一定の厚さ
の１枚の金属板から成形されている。ところで、
振動板２４は、スパンバンド２９Ａ，２９Ｂによ
り捩り振動をする振動軸Ａ−Ａから先端に向つ
て、幅を徐々に縮少させてほぼ台形状に成形され
ている。かつ、この振動板２４は、スパンバンド
２９Ａ，２９Ｂとの連結部分を半径Ｒの円弧状に
形成して、応力がこの連結部分に集中するのを回
避する。このように、振動板２４を成形すること
により、第９図に示す従来の振動板９の先端両角
部Ｂが削除されたような形状を呈し、高速流域に
おける先端両角部Ｂの不要な屈曲振動が除かれ、
従つて、第２Ａ図Ａに示すように、受光素子３１
の出力波形は高周波歪が除去されて周期的なきれ
いな波形となり、それゆえ同図Ｂに示すようにそ
の波形成形波は周期Ｔの一様な波形となつて、波
形周期が可成り安定する。
次に、第３図は上部ハウジングの斜視図、第４
図は下部ハウジングの斜視図を示す。第３図およ
び第４図において上部および下部ハウジング２
１，２２は、振動子２３の形状に対応してほぼ同
一形状を有する凹溝３０，３１が対向して設けら
れる。しかして、この凹溝３０，３１は、振動板
２４との間に振動室２５の上部室および下部室を
形成する凹溝３２，３３と、スパンバンド２９
Ａ，２９Ｂが収容される収容室３４Ａ，３４Ｂを
形成する凹溝３５，３６，３７，３８および張力
付加機構２８が収容される収容室３９，４０等か
らなる。
図は下部ハウジングの斜視図を示す。第３図およ
び第４図において上部および下部ハウジング２
１，２２は、振動子２３の形状に対応してほぼ同
一形状を有する凹溝３０，３１が対向して設けら
れる。しかして、この凹溝３０，３１は、振動板
２４との間に振動室２５の上部室および下部室を
形成する凹溝３２，３３と、スパンバンド２９
Ａ，２９Ｂが収容される収容室３４Ａ，３４Ｂを
形成する凹溝３５，３６，３７，３８および張力
付加機構２８が収容される収容室３９，４０等か
らなる。
ところで、凹溝３３（第４図）は、ほぼ台形状
に形成され振動板２４を収容すると共に、振動板
２４の捩れ振動軸Ａ−Ａを含む頂部Ｂ−Ｂを有す
る山形状傾斜面２７を形成しており、振動板２４
の下面とは隙間なく常に接触する。この山形状傾
斜面２７には導入孔１２Ａ，１２Ｂが開口し、渦
発生体２に発生するカルマン渦の圧力変動が振動
室２５に伝達される。また、凹溝３２（第３図）
は、同様にほぼ台形状に形成されて振動板２４を
収容すると共に、山形状傾斜面２６を形成する。
なお、この山形状傾斜面２６の頂部は、振動板２
４に多少の変形があつても機械的干渉を生じない
ように、僅かな隙間、本実施例では約30μm程度
の隙間を保持するために削り落された平坦面４１
が設けられている。さらに、下部ハウジング２２
に設けられた位置決めピン４２，４３は、振動子
２３のスパンバンド２９Ａ，２９Ｂの中心線上の
ピン孔４４，４５および上部ハウジング２１のピ
ン孔４６，４７とそれぞれ適合し、位置決めをす
る。
に形成され振動板２４を収容すると共に、振動板
２４の捩れ振動軸Ａ−Ａを含む頂部Ｂ−Ｂを有す
る山形状傾斜面２７を形成しており、振動板２４
の下面とは隙間なく常に接触する。この山形状傾
斜面２７には導入孔１２Ａ，１２Ｂが開口し、渦
発生体２に発生するカルマン渦の圧力変動が振動
室２５に伝達される。また、凹溝３２（第３図）
は、同様にほぼ台形状に形成されて振動板２４を
収容すると共に、山形状傾斜面２６を形成する。
なお、この山形状傾斜面２６の頂部は、振動板２
４に多少の変形があつても機械的干渉を生じない
ように、僅かな隙間、本実施例では約30μm程度
の隙間を保持するために削り落された平坦面４１
が設けられている。さらに、下部ハウジング２２
に設けられた位置決めピン４２，４３は、振動子
２３のスパンバンド２９Ａ，２９Ｂの中心線上の
ピン孔４４，４５および上部ハウジング２１のピ
ン孔４６，４７とそれぞれ適合し、位置決めをす
る。
このように振動子２３と、上部および下部ハウ
ジング２１，２２が構成されたことにより、振動
板２４は、ほぼ台形状に形成され、スパンバンド
２９Ａ，２９Ｂとの連結部分は円弧状に形成され
ると共に、上部および下部ハウジング２１，２２
の凹溝３２，３３に形成された山形傾斜面との間
に、全面的な空気のクツシヨンを作り、衝突が柔
らげられ、その変形が防止される。
ジング２１，２２が構成されたことにより、振動
板２４は、ほぼ台形状に形成され、スパンバンド
２９Ａ，２９Ｂとの連結部分は円弧状に形成され
ると共に、上部および下部ハウジング２１，２２
の凹溝３２，３３に形成された山形傾斜面との間
に、全面的な空気のクツシヨンを作り、衝突が柔
らげられ、その変形が防止される。
以上に説明するように本考案によれば、振動板
を捩り振動軸から先端に向つて軸を徐々に縮少さ
せて、ほぼ台形状に形成することにより、その製
作が容易で、その構成が簡単で、しかも従来の高
速流域で生じ易い振動板の屈曲振動による受光素
子の出力波形の高周波歪が除かれ、出力波形の周
期安定性が向上する等の効果を有する。さらに、
振動板のスパンバンドとの連結部分を円弧状に形
成しているので、この連結部分における応力集中
を回避して振動板に亀裂が入ることを防止するこ
とができる。また、ハウジングの振動板と対向す
る箇所に山形状傾斜面を設け、振動板とハウジン
グとの間に空気のクツシヨンを形成しているの
で、この空間の緩衝作用によつて振動板の変形を
全面に渡つて防止することができ、とくに高速流
域において非常に高い振動数で繰り返し振動する
振動板を備えたカルマン渦流量形の信頼性、耐久
性がより一層向上する。
を捩り振動軸から先端に向つて軸を徐々に縮少さ
せて、ほぼ台形状に形成することにより、その製
作が容易で、その構成が簡単で、しかも従来の高
速流域で生じ易い振動板の屈曲振動による受光素
子の出力波形の高周波歪が除かれ、出力波形の周
期安定性が向上する等の効果を有する。さらに、
振動板のスパンバンドとの連結部分を円弧状に形
成しているので、この連結部分における応力集中
を回避して振動板に亀裂が入ることを防止するこ
とができる。また、ハウジングの振動板と対向す
る箇所に山形状傾斜面を設け、振動板とハウジン
グとの間に空気のクツシヨンを形成しているの
で、この空間の緩衝作用によつて振動板の変形を
全面に渡つて防止することができ、とくに高速流
域において非常に高い振動数で繰り返し振動する
振動板を備えたカルマン渦流量形の信頼性、耐久
性がより一層向上する。
第１図は本考案が適用された渦検出部の概略構
成図を示し、同図Ａはその正面断面図、同図Ｂは
その側面断面図、第２図は本考案の一実施例の要
部の概略構成図、第２Ａ図は第２図に示した振動
板を用いた際に得られる出力信号の説明図、第３
図は上部ハウジングの斜視図、第４図は下部ハウ
ジングの斜視図、第５図は従来のカルマン渦流量
計の全体構成図、第６図および第７図は渦検出部
の概略構成図、第８図は振動子の平面図、第９図
は振動板の振動状態図、第１０図は第９図に示し
た振動板を用いた際に得られる出力信号の説明図
である。 ２……渦発生体、２１……上部ハウジング、２
２……下部ハウジング、２３……振動子、２４…
…振動板、２５……振動室、２６，２７……山形
状傾斜面、２９Ａ，２９Ｂ……スパンバンド、３
０，３１，３２，３３，３５，３６，３７，３８
……凹溝、４１……平坦面。
成図を示し、同図Ａはその正面断面図、同図Ｂは
その側面断面図、第２図は本考案の一実施例の要
部の概略構成図、第２Ａ図は第２図に示した振動
板を用いた際に得られる出力信号の説明図、第３
図は上部ハウジングの斜視図、第４図は下部ハウ
ジングの斜視図、第５図は従来のカルマン渦流量
計の全体構成図、第６図および第７図は渦検出部
の概略構成図、第８図は振動子の平面図、第９図
は振動板の振動状態図、第１０図は第９図に示し
た振動板を用いた際に得られる出力信号の説明図
である。 ２……渦発生体、２１……上部ハウジング、２
２……下部ハウジング、２３……振動子、２４…
…振動板、２５……振動室、２６，２７……山形
状傾斜面、２９Ａ，２９Ｂ……スパンバンド、３
０，３１，３２，３３，３５，３６，３７，３８
……凹溝、４１……平坦面。
Claims (1)
- 流体の流れの中に挿入されたカルマン渦発生体
の両側面近傍に交互に発生する圧力変動を受けて
振動する振動板と、この振動板の重心を含み線対
称な軸上で前記振動板を保持し捩り振動を行わせ
る一対のスパンバンドと、前記スパンバンドの固
定端部を挟持する上部ハウジングと下部ハウジン
グとを有するカルマン渦流量計において、前記振
動板を捩り振動軸から先端に向かつて幅を徐々に
減少させてほぼ台形状に形成するとともに該振動
板の前記スパンバンドとの連結部分を円弧状に形
成し、また、少なくとも前記上部ハウジングある
いは下部ハウジングの何れか一方の前記振動板と
対向する箇所に山形状傾斜面を設けたことを特徴
とするカルマン渦流量計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1984183680U JPH0524184Y2 (ja) | 1984-12-05 | 1984-12-05 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1984183680U JPH0524184Y2 (ja) | 1984-12-05 | 1984-12-05 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6199018U JPS6199018U (ja) | 1986-06-25 |
| JPH0524184Y2 true JPH0524184Y2 (ja) | 1993-06-21 |
Family
ID=30741177
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1984183680U Expired - Lifetime JPH0524184Y2 (ja) | 1984-12-05 | 1984-12-05 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0524184Y2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6015627U (ja) * | 1983-07-13 | 1985-02-02 | トヨタ自動車株式会社 | カルマン渦流量計 |
-
1984
- 1984-12-05 JP JP1984183680U patent/JPH0524184Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6199018U (ja) | 1986-06-25 |
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