JPS6022728B2 - 渦流量計 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は渦流量計に関し、特に流体の流速検出部に電
力等の供給を行なうことなく流速検知信号を得ることが
できる渦流量計を提供するにある。

従釆より例えば電磁流量計或いは渦流量計等が実用され
ている。

従来これら流量計では何れも検出部において電力消費を
伴なう。即ち例えば電磁流量計では磁界を形成するため
に励磁電力を必要とする。また渦流量計ではストレンゲ
ージ或いはサーミスタ等により渦発生体によって発生し
た渦の通過周期を検出し、その渦の通過周期から流体の
流速を求め流量を知るものであるが、サーミスタ或いは
ストレンゲージ等には所定の電力を供給しなければなら
ない。何れにしても検出部に電力の供給を必要とし、検
出部の形状が大きくなる欠点がある。更に検出部におけ
る電力消費も比較的大きい。従って２線式伝送器等の構
成を採り難い。更に検出部において電力を消費するため
本質安全防嬢構造とすることが難かしい等の種々の不都
合がある。この発明の目的は検出部においては電力消費
が全くなく、従って検出部の形状を４・型化でき、本質
安全防嬢構造とすることも容易な渦流量計を提供するに
ある。

０ この発明では流体に接する一対の電極を設け、この
電極間に発生する電気化学的作用により発生する電圧を
渦発生体によって発生した渦によって変化させ、その電
圧変化の周期を検出して単位時間当りの渦の発生個数を
検出し、流体の流量を計づ側するようにしたものである
。

よってこの発明によれば被測定流体に一対の電極が援液
しているだけでよいから検出部の構造が簡単であり、耐
久性も高く本質安全防嬢構造とすることも容易で、且つ
安価に作ることができる等０の利点がある。

以下にこの発明の一実施例を図面を用いて詳細に説明す
る。

第１図にこの発明の一実施例を示す。

図中１は被測定流体が流れる導管である。導管１の内壁
に６流体の流れと直交する位置に電極２ａ，２ｂを配贋
する。電極２ａ，２ｂは例えば白金或いはステンレス等
で作られ導管１に対し絶縁して支持される。このため導
管蔓が鋼管のような金属管の場合はこの内壁に絶縁ラィ
ニング層３が施され、ラィニング層３によって電極２ａ
，２ｂを互に絶縁して支持するようにしている。電極２
ａ，２ｂの取付位置の上流側に禍発生体４を設ける。

渦発生体亀さま例えば円柱体にて構成することができる
。円柱体の軸は電極２〜 ２ｂを結ぶ線と直交する向き
に取付けられる。このような構成によれば電極２ａ，２
ｂと流体との間には乱流境界層があり「境界層内部には
層流部分が存在する。

層流部分では境界層表面の分子に引かれて層流内部の流
体分子も流動する。渦発生体４はその両側に交互に渦６
を発生し「渦６は下流側に流れる。渦６が片側の電極表
面に倒達すると、その電極表面の境界表面の境界層内の
分子（Ｄｉｐｏｌｅ）配列が乱れる。このとき他方の電
極上には渦がないから〜この電極上の境界層内の分子配
列は乱れない。よって片側の電極上の分子配列の乱れに
より境界層内には流動電流が流れる。この流動電流によ
って電極２８，２ｂ間には電圧（流動電位の変動分）が
現われる。この流動電圧の大きさはまずこ比例する。的
ま電極材質流体とによって決まるゼータ電位、ｓは流体
の誘電率、Ｕは流体の動粘性係数、８は流体の導電率、
詳しくは朝倉書店発行「電極の化学参照）このように電
極２ａ，２ｂ間に得られる流動電圧の大きさ‘ま流速に
関係なく、流体の種類、電極の材質によって決まる。こ
の大きさの変動分は例えば自動利得制御増幅器等で除去
できる。電極２ａ，２ｂに得られた流動電圧は第２図に
示すように前層増幅器７によって増幅し、その増幅出力
を自動利得制御増幅器８に供給し、一定のレベル増幅す
る。

このようにして自動利得制御増幅器８の出力には渦発生
体川こよって発生した渦６の通過周期に対応した周波数
の信号が得られる。この信号の周波数ｆはｆ＝ＫＯ毒
（１） Ｋはストローハル数、ｄ：渦発生体４の円柱の直径、Ｖ
：流体の流速、よって流動電圧の変動周波数ｆ‘ま流体
の流速に比例し、この周波数ｆを測定することにより流
量を知ることができる。

この点は従釆より渦流量計に利用されている。自動利得
制御増幅器８の出力に得られた流動電圧変動による周波
数信号は可変フィル夕９に供給される。

この可変フィル夕９はバンドバス特性を有し、このバン
ドバス特性の中心周波数が入力信号の周波数と一致する
ように自動制御される。こ可変フィル夕９は従来の過流
量計等にも使用され周知のものであるからこ）ではその
詳細説明は省０略する。可変フィル夕９によって流動電
位変動周波数信号を摘出し、その信号を必要に応じて波
形整形回路１０‘こ供聯合し、その波形整形回路１川こ
て矩形波等に変換し、その矩形波信号を周波数又は周期
測定装置１−１に供給し「 この測定装置１ １夕にお
いて周波数ｆを測定し流量を求める。以上説明したよう
にこの発明によれば検出部は単に電極２ａ，２ｂを設け
、この電極２ａ，２ｂに発生する流動電圧の変動を検出
し「その変動周波数ｆから流量を求めるものであるから
、検出部０では特に動作に必要なェネルギを消費せず、
また構造も簡単であるから安価に作ることができる。第
３図はこの発明の他の実施例を示す。この例では渦発生
体４の両側に電極２ａ，２ｂを取付けた場合を示す。こ
のように構成しても渦発生体４夕の両側に交互に発生す
る渦６の影響により電極２ａ？ ２ｂ間に流動電圧の変
動を生じ、その周波数を測定することにより流体の流速
及び流量を知ることができる。第４図の例では渦発生体
４を三角柱状に形成し０その三角柱の一面に電極２ａ，
２ｂを並設し、その亀極取付面を上流側に向けて配置し
た場合を示す。

このようにしても同様に渦によって流動電圧に変動を来
し、その周波数を測定することにより流体の流速及び流
量を知ることができる。タ 第５図の例では渦発生体４
に一方の電極２ａを取付け、この電極と導電性導管１と
の間から流動電位変動信号を取出すように構成した場合
を示す。

この場合には検出周波数は電極を２個用いた場合の１／
２となる。０ またこの他にも導管１内に流体を旋回さ
せる整流板と絞りを設け、流体の旋回により渦が歳菱運
動することを利用し、その歳差違動の周期から流体の流
速を知るようにしたいわゆるスワールメータにもこの発
生を適用できること容易に理解できよう。

このようにこの発明によれば検出部において電力等のェ
ネルギを必要としないから検出部の構造を簡素化できる
。

また本質安全防爆構造とすることもでき、爆発性流体の
流量測定器も容易に得ることができる。また電力消費は
増幅器７，８及び可変フィル夕９、波形整形回路１０、
周波数又は周期測定装置１１等に限られるため２線式伝
送方式を採ることもでき、更に金属の電極を単に鞍液す
ることによって渦の検出をする構造であるので高温流体
や高圧流体の検出も容易に実現でき応用範囲の広い流量
計ができる等の利点を有し、その効果は実用に供して頗
る大である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の−実施例を示す断面図、第２図はこ
の発明の電気係の説明に供する係統図、第３図乃第５図
はこの発明の他の実施例を示す断面図である。 １：導管、２ａ，２ｂ：電極、４：渦発生体、７：増幅
器。 オー四 対２図 ＊３図 才４図 氷５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 単位時間に通過する渦の個数を流体の流速に比例し
   て発生させる渦発生体と、前記渦によつて生じる流体の
   局部的な撹乱の影響を受ける位置に接液して設けられた
   金属電極と、前記渦に関連して前記金属電極上の分子配
   列の乱れにより発生する電圧を増幅する増幅器とより成
   り、前記金属電極に生じる電圧変化の周波数により前記
   流体の流速を測定して流量出力を出す渦流量計。