JPS601381Y2 - 流速・流量検出装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、カルマン渦発生周波数から流体の流速流量を
測定する装置、特にこの種装置に適用される検出装置に
関する。

被測定流体の走行通路内に流体の流れに抗する物体を設
けると、ある条件の下ではカルマン渦列が発生する。

このカルマン渦の発生周波数はある一定のレイノルズ数
の範囲で流体の流速に比例し、従って単位時間に発生す
るこの局数を検出することにより、流体の流速、更には
流量が測定できる。

ところで渦の生起は、この渦により生じる流体内圧力変
化或いは流体圧力変化等を介して検出し得るが、この際
個々の渦によるこれら流体の状態変化を確実に識別して
検出する必要がある。

このような検出装置の一つとして渦発生体に埋め込まれ
た電極と金属ダイアフラムとて可変コンデンサを形成腰
このコンデンサに高周波信号を印加し、渦発生に伴ない
生じる流体圧力変化による金属ダイアフラムの変位を周
波数変化として検出するものが知られている。

ところで、この従来の静電容量変化型検出装置は、気体
のように密度の低い被測定流体に対しては低流速での感
度が悪く、また周波数復調回路等の複雑な信号処理路を
必要とする。

本考案は前記諸点に鑑み案出されたものであり、その目
的とするところは、信号処理回路を簡単化し得ると共に
高感度化を計り得、加えて、防爆構造上信頼性の高い流
速・流量検出装置を提供することにある。

本考案によれば前記目的は、渦発生体の対向する両側に
、当該渦発生体で発生される渦により変形されるように
、周囲を当該渦発生体に保持させて一方の電極を夫々設
け、この一方の電極の夫々に対面しかつ離間して他方の
電極を夫々渦発生体に全体的に固定して設け、この固定
した他方の電極の夫々にエレクトレット膜を設け、一方
の電極と他方の電極との間の夫々の空間を連通ずる通路
を渦発生体に設け、前記空間と通路とに非圧縮性の液体
を充填し、一方の電極と他方の電極との間に生じる電気
信号を取り出すようにした流速・流量検出装置によって
遠戚される。

次に本考案を、図面に示す好ましい一具体例を参照して
更に詳述する。

第１図及び第２図は、本考案の流速・流量検出装置の原
理的構成及び作用を説明するためのものであって、１は
、支持部材２を介して管３内に配置される渦発生体であ
り、渦発生体１は、この渦発生体１に電気的に接続され
ている一方の電極としての金属ダイアフラム４及び５と
リード線６とを電気的に接続すべく、導電性部材から形
成されている。

このように渦発生体１が電気回路の一部として構成され
る場合には、支持部材２は、渦発生体１と管３とを電気
的に分離すべく、絶縁部材で形成するとよい。

ダイアフラム４及び５は夫々周囲が渦発生体１に保持さ
れて渦発生体１の対向する両側に夫々設けられている。

７及び８は夫々ダイアフラム４及び５の裏面、即ち、他
方の電極としての電極板９及び１０に対向する面に接着
又はコーティングにより設けられたエレクトレット膜で
あり、膜７及び８により、ダイアフラム４とこのダイア
フラム４に対向して設けられた電極板９との間及びダイ
アフラム５とこのダイアフラム５に対向して設けられた
電極板１０との間の夫々に定常的に電界が発生されてい
る。

膜７及び８としては、ポリテトラフルオロエチレン又は
ポリフッ化ビニリデン等の高分子膜に半永久的な電気分
極を生起させたものを用いることができる。

ダイアフラム４と電極板９との間及びダイアフラム５と
’Ｉ極板１ｏとの間には、ダイアフラム４及び５が変位
し得るように、空間１１及び１２が設けられており、ま
た、空間１１及び１２を連通して渦発生体１には連通路
１３が設けられている。

更に、空間１１．１２及び連通路１３には、一方のダイ
アフラムの変位を他方のダイアフラムに好果的に伝達す
べく、非圧縮性の液体が充填されている。

電極板９及び１０は、絶縁性の部材からなる充填物１４
を介して渦発生体１に全体的に固定されており、夫々リ
ード線１５及び１６が接続されている。

このような流速・流量検出装置２０においては、ダイア
フラム４と電極板９とで、またダイアフラム５と電極板
１０とで夫々可変コンデンサが形成され、加えて、これ
ら可変コンデンサにはエレクトレット膜７及び８により
予め電界が生起されているため、例えば管３内の被測定
流体が矢印Ａ方に流れ、渦発生体１に衝突し、カルマン
渦２１が発生され、カルマン渦２１による流体圧力変化
でダイアフラム４及び５が変位、即ち、変形され、ダイ
アフラム４と電極板９との間隔及びダイアフラム５と電
極１０との間隔が変化されると、リード線１５及び１６
から電気信号が得られる。

この電気信号を増巾回路、好ましくは入力側が電界効果
トランジスタで形成された増巾回路により増巾し、その
後パルス化して、そのパルスの単位時間あたりの個数を
計測し、またパルスを積算することにより等価的に被測
定流体の流速及び流量を測定することができる。

ところで前記原理的な構成では、エレクトレット膜７及
び８をダイアフラム４及び５に夫々設けたが、本考案で
は、これに代えて、電極板９及び１０の夫々にエレクト
レット膜７及び８を設けて構成したものである。

而して、本考案による流速・流量検出装置では、前述の
とおり、いわゆる固定電極である他方の電極にエレクト
レット膜が設けられているが故に、渦の生起においてエ
レクトレット膜の変形、変位、換言すれば伸び、縮みが
生じなく、長期の使用による他方の電極からのエレクト
レット膜の剥がれ等をなくし得て長寿命化を図り得、同
時にいわゆる可動電極である一方の電極をエレクトレッ
ト膜に影響されることなく変形させられるため、一方の
電極の渦に対する感度、応答性を向上させられ得る。

加えて、本考案では、周囲が渦発生体に保持された一方
の電極に対する他方の電極にエレクトレット膜が設けら
れているが故に、エレクトレット膜に熱等をそれ程与え
ることなしに、一方の電極の周囲の渦発生体への、溶接
等による固着を行い得、極めて作業性に優れる上に、一
方の電極の周囲が渦発生体にしっかりと保持された検出
装置を提供し得る。

また、前記の如く本考案によれば、エレクトレット膜に
より予め電界が生起されているため、静電容量変化の検
出に必要な外部からの電圧印加を不要とし得、電気回路
の本質安全回路の構成が容易となる。

またエレクトレット膜を適当に選択することにより高感
度化を計り得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の原理的な構成の好ましい−具体側の断
面図、第２図は第１図に示す■−■線断面図である。 １・・・・・・渦発生体、４，５・・・・・・金属タイ
アフラム、７，８・・・・・・エレクトレット［，９，
１０−−−−−−電極板。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 渦発生体の対向する両側に、当該渦発生体で発生される
   渦により変形されるように、周囲を当該渦発生体に保持
   させて一方の電極を夫々設け、この一方の電極の夫々に
   対面しかつ離間して他方の電極を夫々渦発生体に全体的
   に固定して設け、この固定した他方の電極の夫々にエレ
   クトレット膜を設け、一方の電極と他方の電極との間の
   夫々の空間を連通ずる通路を渦発生体に設け、前記空間
   と通路とに非圧縮性の液体を充填し、一方の電極と他方
   の電極との間に生じる電気信号を取り出すようにした流
   速・流量検出装置。