JPH0632596Y2

JPH0632596Y2 - 差圧検出器

Info

Publication number: JPH0632596Y2
Application number: JP1986168280U
Authority: JP
Inventors: 州三秋田; 晴彦安達
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1986-10-31
Filing date: 1986-10-31
Publication date: 1994-08-24
Anticipated expiration: 2001-10-31
Also published as: JPS6373645U

Description

【考案の詳細な説明】（産業上の利用分野）この考案は差圧検出器に関し、特に２つの区画の間に生
じる静圧差を検出するための差圧検出器に関する。

（従来技術）従来より、空調・換気システムやクリーンルームシステ
ムにおいて、室内圧を制御するために、種々の差圧検出
器が利用されている。

このような差圧検出器としては、従来より、ダイヤフラ
ムを用いるもの、あるいはフロートを用いるものなどが
利用されている。

（考案が解決しようとする問題点）従来の差圧検出器は、いずれも、差圧に応じて変位する
ダイヤフラムやフロートのような変位部材を用いている
ため、微小な静圧差の範囲、たとえば１〜２mmＡｑ（水
柱）程度では、その精度が非常に悪かった。しかも、ダ
イヤフラムなどを用いると、その線膨張率の変化などに
起因して、温度変化や経時変化が大きく、そのために複
雑な補正回路を必要とする。したがって、従来の差圧検
出器は、高価でもあった。

それゆえに、この考案の主たる目的は、より精度が高
い、差圧検出器を提供することである。

この考案の他の目的は、温度変化や経時変化が小さく、
したがって全体としてより安価な差圧検出器を提供する
ことである。

（問題点を解決するための手段）この考案は、簡単にいえば、２つの区画を連通する連通
部、連通部に設けられるポスト、ポストによって発生す
るカルマン渦を検出するために連通部に設けられる超音
波送信器、超音波送信器からの超音波信号を受信する超
音波受信器、超音波受信器からの信号を受けて連通部に
おける流速を表す信号を出力する流速検出手段を備え、
この流速検出手段の出力が２つの区画の静圧差に関連す
る信号として利用される、差圧検出器である。

（作用）連通部においては、２つの区画の静圧差の大きさに応じ
て、ポストの下流にカルマン渦が発生する。超音波送信
器からの超音波信号はカルマン渦の発生周期で位相変調
を受ける。したがって、流速検出手段は、超音波受信器
の出力信号に基づいて、連通部における流速を表す電気
信号を出力する。この電気信号が２つの区画の静圧差に
関連する信号として、たとえば圧力制御手段によって利
用される。

（考案の効果）この考案によれば、超音波式のカルマン渦流速計の出力
を２つの区画の静圧差に関連する信号として利用するた
め、たとえば１mmＡｑ以下のような微差圧も精度よく検
出できる。したがって、従来のようにダイヤフラムやフ
ロートを用いる差圧検出器に比べて、その精度が向上す
る。

また、超音波式カルマン渦流速計は変位部材を含まない
ので、線膨張率の変化の影響などを受けにくいため、温
度変化や経時変化が小さく、したがって特別な補正回路
を必要としない。そのために、この考案によれば、全体
として、より安価で精度のよい差圧検出器が得られる。

さらに、超音波式以外のカルマン渦流速計では正負の判
定ができないので差圧検出器としては適当ではないが、
この考案のように超音波式カルマン渦流計を用いれば、
差圧の正負の判定ができるので、正確に差圧を検出する
ことができる。

この考案の上述の目的，その他の目的，特徴および利点
は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から
一層明らかとなろう。

（実施例）第１図はこの考案の一実施例を示す図解図である。この
考案の差圧検出器１０は、２つの区画１２および１４の
間に生じる静圧差を検出する。そのために、区画１２お
よび１４の間には、その両端がそれぞれ対応の区画に連
通するように、連通部１６が形成される。区画１２およ
び１４は、それぞれ室内の場合があり、あるいは管路の
場合もある。また、区画１２および１４の一方が大気の
場合も考えられる。そして、連通部１６は、この実施例
では管路で構成されているが、区画１２または１４を形
成する仕切壁に貫通穴として形成されてもよい。

上述のような連通部１６内には、たとえば円柱や角柱の
ようなポスト１８が設けられる。このポスト１８によっ
てその下流側には、カルマン渦２０が発生する。このカ
ルマン渦２０の検出のために、連通部１６を挟んで、超
音波送信器２２と超音波受信器２４とが設けられる。超
音波送信器２２は、流速検出回路２６からの信号によっ
て駆動され、超音波受信器２４からの信号はまた、この
流速検出回路２６に与えられる。流速検出回路２６とし
ては、すでに公知の種々の回路を利用することができ、
そのような回路の一例が、たとえば、特公昭５８−３２
３３３号公報や特公昭６１−５６６号公報あるいは特開
昭６０−２２６２５号公報などに開示されている。した
がって、ここでは、この流速検出回路２６についての具
体的かつ詳細な説明は省略する。

しかしながら、この流速検出回路２６としては、これら
公報に開示されたもの以外の回路構成が利用されてもよ
いことは勿論である。

いずれにしても、流速検出回路２６からは、連通部１６
における流速を表す電気信号Ａが得られる。すなわち、
区画１２が静圧Ｐ１であり区画１４が静圧Ｐ２であると
すると、連通部１６には、それら２つの区画１２および
１４の間の静圧差ΔＰ（＝Ｐ１−Ｐ２）が生じる。した
がって、流速検出回路２６からは、第２図に示すよう
に、静圧差ΔＰを表す電気信号、たとえば直流電圧信号
が出力される。

考案者等の実験によれば、第３図に示すようなグラフが
得られた。この第３図に示すように、第１図実施例にお
ける流速検出回路２６からは、多少の誤差範囲ないしば
らつきはあるものの、微小な静圧差において、連通部１
６における風量を表すカーブに非常に近いカーブを有す
る出力Ａが得られる。したがって、この出力Ａを、静圧
差に関連する信号ないしデータとして利用して、区画１
２または１４を制御するようにすればよい。

ただし、その場合、たとえば第３図に示すように、静圧
差１〜６mmＡｑの範囲では、出力Ａのカーブは殆ど直線
であり、そのために、その範囲においては、この出力Ａ
をそのまま静圧差に比例した電圧として利用することも
可能である。しかしながら、１mmＡｑ以下においては、
そのカーブが大きく、したがって、出力Ａをそのまま利
用することは困難である。そのため、この出力Ａを直線
近似するための手段を利用することが考えられる。

そこで、第１図実施例では、そのような直線近似手段の
一例として、流速検出回路２６の出力Ａを受ける、平方
根変換器２８を用いる。このような平方根変換器２８とし
ては、第４図に示すように、たとえば集積回路“ＮＪＭ
４２００”などが利用可能である。そして、平方根変換
器２８では、第２図に示すような流速検出回路２６の出
力Ａを、第５図に示すように直線式ないし比例式で表さ
れる出力Ｂに変換する。

すなわち、第４図に示すように、平方根変換器２８は、
その入力端子２８ａに流速検出器２６からの出力Ａを受
け、回路部分２８ｂおよびその関連回路によって平方根
に変換して、出力端子２８ｃから出力Ｂを出力する。詳
しくいえば、入力端子２８ａから抵抗Ｒ_１を通して流れ
る電流をＩ_１とし、基準電圧Ｖ_Ｒから抵抗Ｒ_２を通して
流れる電流をＩ_２とし、さらに抵抗Ｒ_４を通して流れる
電流をＩ_４とすると、集積回路で構成する回路部分２８
ｂからは、電流Ｉ_３＝Ｉ_１Ｉ_２／Ｉ_４が出力される。こ
の電流が演算増幅器に与えられ、したがって、その演算
増幅器すなわち出力端子２８ｃには、入力Ａの電圧をＶ
_Ｘとすると、電圧Ｖ_０の出力Ｂが得られる。

このようにして、平方根変換器２８を通すことによっ
て、出力Ａが平方根変換された電圧出力Ｂが得られる。

しかしながら、この第４図のようなアナログ回路を用い
ることなく、ディジタル演算回路を用いて平方根変換す
ることも勿論可能である。

このように、平方根変換器２８を用いれば、その出力
を、第５図に示すような２つの区画１２および１４の間
の静圧差に比例する大きさを有する信号ないしデータと
して利用することが可能になる。

第６図はこの考案の一応用例を示すブロック図である。
この第５図の例は、室１００内の静圧を正（＋）圧に制
御する場合のシステムであり、たとえばクリーンルーム
の制御システムとして利用され得る。

室１００には、給気ファン１０２および排気ファン１０
４が、それぞれダクト１０６および１０８によって連結
される。そして、室１００から排気ファン１０４へのダ
クト１０８の途中と大気との間に、連通部１６を形成
し、その連通部１６の途中に、大気方向への流れを検出
するように、第１図実施例に示すようなカルマン渦流速
計を用いた、差圧検出器１０を設ける。

そして、この差圧検出器１０の出力Ｂあるいはそれのデ
ータを受けるようにファン能力制御装置１１０を設け
る。このファン能力制御装置１１０によって、差圧検出
器１０からの信号ないしデータに応じて、排気ファン１
０４の排気量を制御する。すなわち、差圧検出器１０の
出力Ｂ（これは出力Ａでもよい）またはそのデータに応
じて、ファン能力制御装置１１０によって、排気ファン
１０４の能力を制御する。このファン能力制御装置１１
０は、排気ファン１０４の回転数すなわちインバータの
周波数を直接制御するようにしてもよく、また、インレ
ットベーンの開度を制御するものであってもよい。さら
には、排気ファン１０４を制御することに代えて、排気
ダンパや給気ファン１０２を制御するようにしてもよ
い。

第６図の例では、ダクト１０８の途中に大気に連通する
連通部１６を形成したため、大気への空気の流出や、大
気からの空気の流入が生じるが、その風量は僅かであ
り、空調・換気の温度制御や室内の空気清浄度などにも
影響はなく、また、それに伴う動力の増加も殆ど生じな
い。

なお、第６図の実施例では、室１００内を正（＋）圧に
する場合について説明した。しかしながら、室１００内
を負（−）圧に制御することも勿論可能である。この場
合には、第６図とは逆方向の流速を検出するようにすれ
ばよく、たとえば超音波送信器２２および超音波受信器
２４（第１図）をカルマン渦発生用ポスト１８の下流側
に配置するなどすればよい。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例を示すブロック図である。第２図は第１図実施例の流速検出回路の出力を示すグラ
フである。第３図は実験結果を示すグラフである。第４図は第１図実施例の平方根変換器の一例を詳細に示
す回路図である。第５図は第１図実施例における平方根変換器の出力を示
すグラフである。第６図はこの考案の応用例を示すブロック図である。図において、１２および１４は区画、１６は連通部、２
６は流速検出回路、２８は平方根変換器である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭61−77718（ＪＰ，Ａ) 実開昭61−52224（ＪＰ，Ｕ) 実開昭61−146723（ＪＰ，Ｕ)

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】２つの区画の間に生じる静圧差を検出する
ための差圧検出器であって、前記２つの区画を連通する連通部、前記連通部に設けられるポスト、前記ポストによって発生するカルマン渦を検出するため
に連通部に設けられる超音波送信器、前記超音波送信器からの超音波信号を受信する超音波受
信器、および前記超音波受信器からの信号を受けて連通部における流
速を表す信号を出力する流速検出手段を備え、前記流速検出手段の出力が前記静圧差に関連する信号と
して利用される、差圧検出器。
【請求項２】前記流速検出手段の出力信号を直線近似す
るための近似手段を備える、実用新案登録請求の範囲第
１項記載の差圧検出器。
【請求項３】前記近似手段は平方根変換器を含む、実用
新案登録請求の範囲第２項記載の差圧検出器。
【請求項４】前記流速検出手段の出力が前記２つの区画
の少なくとも一方の圧力を制御する制御手段に与えられ
る、実用新案登録請求の範囲第１項記載の差圧検出器。
【請求項５】前記近似手段の出力が前記２つの区画の少
なくとも一方の圧力を制御する制御手段に与えられる、
実用新案登録請求の範囲第２項または第３項記載の差圧
検出器。