JPH10282035A - 混合物体積割合測定センサ - Google Patents

混合物体積割合測定センサ

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JPH10282035A
JPH10282035A JP8395797A JP8395797A JPH10282035A JP H10282035 A JPH10282035 A JP H10282035A JP 8395797 A JP8395797 A JP 8395797A JP 8395797 A JP8395797 A JP 8395797A JP H10282035 A JPH10282035 A JP H10282035A
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JP
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capacitance
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capacitance electrode
mesh
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JP8395797A
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English (en)
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Manabu Fueki
学 笛木
Daisuke Yamazaki
大輔 山崎
Shuichi Haruyama
周一 春山
Hitoaki Tanaka
仁章 田中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Teikoku Oil Co Ltd
Japan Petroleum Exploration Co Ltd
JFE Engineering Corp
Yokogawa Electric Corp
SEKIYU SHIGEN KAIHATSU KK
Original Assignee
Teikoku Oil Co Ltd
Japan Petroleum Exploration Co Ltd
Yokogawa Electric Corp
SEKIYU SHIGEN KAIHATSU KK
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 混合物体の不均一分布に基づく測定誤差を防
止し得る混合物体積割合測定センサを提供するにある。 【解決手段】 測定流体の混合物の体積割合を第1容量
電極と第2容量電極とを使用して静電容量測定により検
出する混合物体積割合測定センサにおいて、測定流体が
流れる測定管路と、前記測定流体の流れに面して該測定
管路内に設けられた網目状の第1容量電極と、該第1容
量電極に対向して前記測定管路内に設けられた少なくと
も1枚の網目状の第2容量電極と、前記第1容量電極と
前記第2容量電極間の静電容量を別々に測定する静電容
量測定回路と、該静電容量測定回路の測定値から前記測
定流体の混合物の体積割合を演算する演算回路とを具備
したことを特徴とする混合物体積割合測定センサであ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、混合物体の不均一
分布に基づく測定誤差を防止し得る混合物体積割合測定
センサに関するものである。
【0002】
【従来の技術】図6は、従来より一般に使用されている
従来例の要部構成説明図で、例えば、USP48991
01号に示されている。
【0003】図において、1は、混合物の測定流体2が
流れる測定管路である。3は、は測定管路1に設けられ
た第1容量電極である。4は、測定管路1に第1容量電
極3に対向して設けられた第2容量電極である。而し
て、第1、第2容量電極3、4により静電容量電極が構
成される。
【0004】5は、第1、第2容量電極3、4間の静電
容量を測定する静電容量測定回路(図示せず)である。
6は、静電容量測定回路5の測定値から、測定流体12
の混合物の体積割合を演算する演算回路(図示せず)で
ある。
【0005】以上の構成において、第1容量電極3と第
2容量電極4に交流電圧を加えて静電容量測定を行う。
静電容量測定回路5の出力から、演算回路6により、測
定流体2の成分の体積割合を求めることができる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この様
な装置においては、多相流や粉体に含まれる水分の体積
割合を測定するために、静電容量を用いた手法が提案さ
れている。これは物質の比誘電率の違いから体積割合を
求めるものであるが、水分の分布が一様でないとき、そ
の分布に大きく影響されて正確な測定ができない。
【0007】測定対象が他の物質であっても同様であ
る。これは電極間に存在する複数の物質が、電気回路に
おける並列コンデンサーを形成するか、直列コンデンサ
ーを形成するか、それらが組み合わされたコンデンサー
が形成されるかという問題となるからである。
【0008】電極形状を工夫している特許もみうけられ
るが、不均一分布の影響を除去できるものとはなってい
ない。本発明は、この問題点を解決するものである。
【0009】本発明の目的は、混合物体の不均一分布に
基づく測定誤差を防止し得る混合物体積割合測定センサ
を提供するにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明は、 (1)測定流体の混合物の体積割合を第1容量電極と第
2容量電極とを使用して静電容量測定により検出する混
合物体積割合測定センサにおいて、測定流体が流れる測
定管路と、前記測定流体の流れに面して該測定管路内に
設けられた網目状の第1容量電極と、該第1容量電極に
対向して前記測定管路内に設けられた少なくとも1枚の
網目状の第2容量電極と、前記第1容量電極と前記第2
容量電極間の静電容量を別々に測定する静電容量測定回
路と、該静電容量測定回路の測定値から前記測定流体の
混合物の体積割合を演算する演算回路とを具備したこと
を特徴とする混合物体積割合測定センサ。 (2)前記網目状の第1容量電極,第2容量電極とし
て、導電性の薄板に四角形状の穴が複数開けられて格子
状に形成された網目状電極を具備したことを特徴とする
請求項1記載の混合物体積割合測定センサ。 (3)前記網目状の第1容量電極,第2容量電極とし
て、針金状の導電体を格子状に組み合わせて形成された
網目状電極を具備したことを特徴とする請求項1記載の
混合物体積割合測定センサ。 (4)前記網目状の第1容量電極,第2容量電極とし
て、導電性の細長い薄板を縦横に格子状に組み合わせて
形成された網目状電極を具備したことを特徴とする請求
項1記載の混合物体積割合測定センサ。 (5)前記網目状の第1容量電極,第2容量電極とし
て、ハニカム構造の導電体で形成された網目状電極を具
備したことを特徴とする請求項1記載の混合物体積割合
測定センサ。 (6)前記第1容量電極と前記第2容量電極とが前記測
定流体に腐食されないように前記第1容量電極と前記第
2容量電極とに設けられた耐腐食性のコーティング体を
具備したことを特徴とする請求項1記載の混合物体積割
合測定センサ。を構成したものである。
【0011】
【作用】以上の構成において、第2容量電極と第1容量
電極に交流電圧を加えて静電容量測定を行う。
【0012】そして、第1容量電極の出力から、演算回
路により、成分の体積割合を求めてそれらを処理して、
全体の体積割合を求めることができる。以下、実施例に
基づき詳細に説明する。
【0013】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の一実施例の要部
構成説明図で、図2は図1の詳細説明図である。図にお
いて、11は、測定流体12が流れる測定管路である。
【0014】13は、測定流体12の流れに面して、測
定管路11内に設けられた網目状の第1容量電極であ
る。この場合は、図2に示す如く、導電性の薄板131
に、四角形状の孔132が複数開けられて形成された、
網目状電極が使用されている。
【0015】14,15は、第1容量電極13に対向し
て、測定管路11内に設けられた、少なくとも1枚の網
目状の第2容量電極である。この場合は、2枚使用さ
れ、図2に示す如く、導電性の薄板141,151に、
四角形状の孔142,152が複数開けられて形成され
た、網目状電極が使用されている。
【0016】16は、第1容量電極13と第2容量電極
14,15間の静電容量を、測定する静電容量測定回路
(図示せず。)である。
【0017】17は、静電容量測定回路16の測定値か
ら、測定流体12の混合物の体積割合を演算する演算回
路(図示せず。)である。
【0018】以上の構成において、例えば、測定対象
は、水、油の混相流で水分率を求めるとする。第1容量
電極13と第2容量電極14,15とに高周波の電圧を
かけて、電極間の静電容量を測定する。
【0019】そして、第1容量電極13の出力から、演
算回路17により、成分の体積割合を求めてそれらを処
理して、全体の体積割合を求めることができる。この結
果、これら電極13,14,15に挟まれた領域に存在
する多相流の平均的な静電容量値が出力されることとな
る。
【0020】測定対象を分割して測定することになるの
で、全体としての精度は向上する。従来技術では、測定
管路1の壁に電極をおいて内部の静電容量を測定するた
め、電極間隔が大きくなり、混合物の不均一分布の影響
を直接受けた。
【0021】しかし、この発明によると、図2に示す如
く、多数の小さな電極でその間の小さな領域の静電容量
を測定することとなり、電極全体としてはこれらの和が
出力され、不均一分布の影響を大きく軽減できる。
【0022】この時用いる体積割合の演算式としては、
例えば、水分率を求めるのであれば、以下の式から求め
られる。 ((ε−εp)/(εa−εp))(εa/ε)Y=1−φ ここで、ε:混合物の誘電率、添え字は p:水、a:溶
媒、φ:水の体積分率である。
【0023】混合物の誘電率εは、満水時の第1容量電
極13と第2容量電極14,15の間の静電容量値か
ら、誘電率に換算する係数をあらかじめ求めておき、そ
れを用いて、測定時の第1容量電極13と第2容量電極
14,15の間の静電容量値から換算する。
【0024】Yは混合の度合いを示す係数であり、これ
は流れの状況によって変化させることにより測定精度を
向上することができる。
【0025】この結果、 (1)網目状の電極13,14,15を使用して、測定
管路11内を移動する複数の物質が混合した対象の静電
容量を測定することにより、測定対象を分割して測定す
ることができるので、全体としての精度は向上し、測定
流体12の混合物中の混合物の不均一分布に影響される
ことなく、各成分の体積割合を求めることができる。
【0026】(2)電極13,14,15を、導電性の
薄板131に、四角形状の孔132が複数開けられて形
成された、網目状電極が使用されたので、プレス加工等
により、容易に形成出来、安価な電極13,14,15
が得られる混合物体積割合測定センサが得られる。
【0027】図3は本発明の他の実施例の要部構成説明
図である。本実施例においては、網目状の第1容量電
極、第2容量電極13,14,15として、針金状の導
電体21を格子状に組み合わせて形成された網目状電極
を使用したものである。
【0028】針金状の導電体21で構成されるので、修
復が容易な、混合物体積割合測定センサが得られる。
【0029】図4は本発明の他の実施例の要部構成説明
図である。本実施例においては、網目状の第1容量電
極、第2容量電極13,14,15として、導電性の細
長い薄板31を、縦横に格子状に組み合わせて形成され
た網目状電極を使用したものである。
【0030】細長い薄板31を組み合わせたので、電極
を薄く出来、且つ、ある程度の幅を有するので耐用度を
高く出来る混合物体積割合測定センサが得られる。
【0031】図5は本発明の他の実施例の要部構成説明
図である。本実施例においては、網目状の第1容量電
極、第2容量電極13,14,15として、ハニカム構
造の導電体で形成された網目状電極を使用したものであ
る。
【0032】ハニカム構造が採用されたので、剛性が高
い混合物体積割合測定センサが得られる。
【0033】なお、第1容量電極13と第2容量電極1
4とは、1枚づつでも良いが、第1容量電極13の両側
に第2容量電極14,15が設けられれば、電気力線を
電極13,14,15間にに閉じこめることが出来、効
率が向上された混合物体積割合測定センサが得られる。
【0034】また、前述の実施例においては、第2容量
電極14,15は、第1容量電極13に対向すると説明
したが、第1容量電極13の平面と第2容量電極14,
15の平面とは、平行である必要はあるが、面に対する
直角な中心軸に対して回転しても良く、また、対向する
網目同志が面方向にズレる、即ち、中心軸が互いにズレ
ても良く、要するに、対向する網目同志が静電容量電極
を構成すれば良い。
【0035】また、上記の計算中においては、各測定成
分の誘電率及び密度は、予め分かっている値を用いる
が、これらの値は、温度や圧力によって変化する。そこ
で、絶対圧センサと温度センサを用いて、測定部分の状
態を計測し、その温度、圧力時の各測定成分の誘電率及
び密度を、計算式あるいは表を用いて求めて、その値を
使用することにより、測定流体の環境条件等の状況が変
化した時でも精度良く測定することが出来る多相流流量
計が得られる。
【0036】また、絶対圧センサ、温度センサからの出
力を用いて、測定点で標準状態でなくても、物性値表を
用いることにより、混合物の各成分の密度や静電容量な
どの物性値を補正して、標準状態での流量に換算するこ
とができる。
【0037】なお、第1容量電極、第2容量電極13,
14,15が、測定流体12に腐食されないように、第
1容量電極、第2容量電極13,14,15に耐腐食性
コーティング体51(図示せず)が設けられても良い事
は勿論である。
【0038】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の請
求項1によれば、網目状の電極を使用して、測定管路内
を移動する複数の物質が混合した対象の静電容量を測定
することにより、測定対象を分割して測定することがで
きるので、全体としての精度は向上し、測定流体の混合
物中の混合物の不均一分布に影響されることなく、各成
分の体積割合を求めることができる。
【0039】本発明の請求項2によれば、電極を、導電
性の薄板に、四角形状の孔が複数開けられて形成された
網目状電極が使用されたので、プレス加工等により、容
易に形成出来、安価な電極が得られる混合物体積割合測
定センサが得られる。
【0040】本発明の請求項3によれば、網目状の第1
容量電極、第2容量電極として、針金状の導電体を格子
状に組み合わせて形成された網目状電極を使用したの
で、針金状の導電体で構成され、修復が容易な、混合物
体積割合測定センサが得られる。
【0041】本発明の請求項4によれば、網目状の第1
容量電極、第2容量電極として、導電性の細長い薄板
を、縦横に格子状に組み合わせて形成された網目状電極
を使用したので、細長い薄板を組み合わせて構成され、
電極を薄く出来、且つ、ある程度の幅を有するので耐用
度を高く出来る混合物体積割合測定センサが得られる。
【0042】本発明の請求項5によれば、網目状の第1
容量電極、第2容量電極として、ハニカム構造の導電体
で形成された網目状電極を使用したので、ハニカム構造
が採用されたので、剛性が高い、混合物体積割合測定セ
ンサが得られる。
【0043】本発明の請求項6によれば、測定流体の環
境条件等の状況が変化した時でも精度良く測定すること
が出来る多相流流量計が得られる。また、混合物の各成
分の密度や静電容量などの物性値を補正して、標準状態
での流量に換算することができ、標準状態での流量を容
易に求めることができる多相流流量計が得られる。
【0044】本発明の請求項7によれば、耐食性が良好
な混合物体積割合測定センサが得られる。
【0045】従って、本発明によれば、混合物体の不均
一分布に基づく測定誤差を防止し得る混合物体積割合測
定センサを実現することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の構成説明図である。
【図2】図1の要部詳細説明図である。
【図3】本発明の他の実施例の要部構成説明図である。
【図4】本発明の他の実施例の要部構成説明図である。
【図5】本発明の他の実施例の要部構成説明図である。
【図6】従来より一般に使用されている従来例の構成説
明図である。
【符号の説明】
11 測定管路 12 測定流体 13 第1容量電極 131 薄板 132 孔 14 第2容量電極 141 薄板 142 孔 15 第2容量電極 151 薄板 152 孔 16 静電容量測定回路 17 演算回路 21 針金状導電体 31 薄板 41 ハニカム構造の導電体 51 耐腐食性コーティング体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 000006507 横河電機株式会社 東京都武蔵野市中町2丁目9番32号 (72)発明者 笛木 学 東京都武蔵野市中町2丁目9番32号 横河 電機株式会社内 (72)発明者 山崎 大輔 東京都武蔵野市中町2丁目9番32号 横河 電機株式会社内 (72)発明者 春山 周一 東京都武蔵野市中町2丁目9番32号 横河 電機株式会社内 (72)発明者 田中 仁章 東京都武蔵野市中町2丁目9番32号 横河 電機株式会社内

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】測定流体の混合物の体積割合を第1容量電
    極と第2容量電極とを使用して静電容量測定により検出
    する混合物体積割合測定センサにおいて、 測定流体が流れる測定管路と、 前記測定流体の流れに面して該測定管路内に設けられた
    網目状の第1容量電極と、 該第1容量電極に対向して前記測定管路内に設けられた
    少なくとも1枚の網目状の第2容量電極と、 前記第1容量電極と前記第2容量電極間の静電容量を別
    々に測定する静電容量測定回路と、 該静電容量測定回路の測定値から前記測定流体の混合物
    の体積割合を演算する演算回路とを具備したことを特徴
    とする混合物体積割合測定センサ。
  2. 【請求項2】前記網目状の第1容量電極,第2容量電極
    として、導電性の薄板に四角形状の穴が複数開けられて
    格子状に形成された網目状電極を具備したことを特徴と
    する請求項1記載の混合物体積割合測定センサ。
  3. 【請求項3】前記網目状の第1容量電極,第2容量電極
    として、針金状の導電体を格子状に組み合わせて形成さ
    れた網目状電極を具備したことを特徴とする請求項1記
    載の混合物体積割合測定センサ。
  4. 【請求項4】前記網目状の第1容量電極,第2容量電極
    として、導電性の細長い薄板を縦横に格子状に組み合わ
    せて形成された網目状電極を具備したことを特徴とする
    請求項1記載の混合物体積割合測定センサ。
  5. 【請求項5】前記網目状の第1容量電極,第2容量電極
    として、ハニカム構造の導電体で形成された網目状電極
    を具備したことを特徴とする請求項1記載の混合物体積
    割合測定センサ。
  6. 【請求項6】装置が配置された部分の測定流体の絶対圧
    力を測定する絶対圧力計と、装置が配置された部分の測
    定流体の温度を測定する温度計とを具備したことを特徴
    とする請求項1又は請求項2又は請求項3又は請求項4
    又は請求項5記載の多相流流量計。
  7. 【請求項7】前記第1容量電極と前記第2容量電極とが
    前記測定流体に腐食されないように前記第1容量電極と
    前記第2容量電極とに設けられた耐腐食性のコーティン
    グ体を具備したことを特徴とする請求項1又は請求項2
    又は請求項3又は請求項4又は請求項5又は請求項6記
    載の混合物体積割合測定センサ。
JP8395797A 1997-04-02 1997-04-02 混合物体積割合測定センサ Pending JPH10282035A (ja)

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