WO1983003668A1 - Flow rate sensor - Google Patents

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WO1983003668A1 PCT/JP1982/000112 JP8200112W WO8303668A1 WO 1983003668 A1 WO1983003668 A1 WO 1983003668A1 JP 8200112 W JP8200112 W JP 8200112W WO 8303668 A1 WO8303668 A1 WO 8303668A1
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Yoshiji; Ueyama
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Mitsubishi Electric Corp
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    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/72—Devices for measuring pulsing fluid flows
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    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/56—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using electric or magnetic effects
    • G01F1/64—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using electric or magnetic effects by measuring electrical currents passing through the fluid flow; measuring electrical potential generated by the fluid flow, e.g. by electrochemical, contact or friction effects
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/76—Devices for measuring mass flow of a fluid or a fluent solid material
    • G01F1/78—Direct mass flowmeters

Definitions

  • the flow detection device Technical field
  • This invention relates to a flow detection device for measuring the flow rate of a dielectric fluid.
  • a flow meter for detecting the flow rate of a dielectric fluid such as a fuel
  • an impeller flow meter as shown in FIG. 1 is used. That is, in FIG. 1, (1) is a fluid flow path, ( 2 ) is an impeller, and ( 3 ) is a container for accommodating the impeller.
  • Ru flow fluid Ru equivalent to the impeller (2) the impeller (2) is around Ru at a flow rate and the same speed of the fluid. If the flow velocity of the fluid is V (m /), the number of rotations of the impeller ( 2 ) per unit time (hereinafter referred to as the rotation speed) N (r / sec) is given by the following equation. It is.
  • the conventional impeller flow meter measures the rotational speed N (r / sec) of the impeller ( 2 ), and therefore, the flow rate of the fluid flowing through the flow path (1) is measured.
  • Flow is steady state (flow Q v
  • the electrodes for forming an electric field whose intensity varies spatially along the flow of the dielectric fluid are arranged coaxially, and the electric field is arranged in the electric field.
  • FIG. 1 is a cross-sectional side view showing a conventional dielectric fluid flow meter
  • FIG. 2 is a cross-sectional side view showing one embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a cross-sectional side view showing one embodiment of the present invention
  • FIG. 6 is an operational explanatory diagram of the present invention
  • FIG. 6 is a cutaway side view showing another embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 shows an embodiment of this invention.
  • a3 ⁇ 4 is a center electrode disposed in a passage of a dielectric fluid and connected to a positive electrode of a high-voltage DC power supply ⁇ . .
  • the center electrode two ambient electrodes in ambient electrode of the tubular saphenous disposed opposite to through a fluid circulation space divided in flow direction of each other in the flow body to the outer periphery of the (u) is (13a) (13b) Force> Is an insulator that insulates between the surrounding electrodes (13a) and (13b), and (15a) and (15b) are the current detecting series connected between the surrounding electrodes (13a) and (13b).
  • a resistance, ⁇ is a voltmeter, and ⁇ is a housing supporting each of the electrodes 0503 ⁇ 4, and is composed of an insulating material.
  • ⁇ ⁇ Are an inlet and an outlet for the dielectric fluid, which are connected to a fluid flow path (not shown).
  • the midpoint of the current detection resistors (15a) and (15b) is grounded, and the voltage of the power supply ( 2 ) is applied to each of the electrodes.
  • the electrodes and (13a) and (13b) have a circular cross section perpendicular to the flow of the fluid.
  • the center electrode 03 ⁇ 4 is grounded via the detection resistors (15a) and (15b). not that ambient electrode (l 3 a), is applied to ⁇ to, voltage Tsu by the power ⁇ of (13b), medium An electric field is formed in the fluid passage surrounded by the core electrode and the surrounding electrodes (13a) and (13b).
  • This center electrode ([pi), ambient electrode (l 3 a), the shape of (13b) is in the centered insulators, fluid inlet of 8) side and flow out b ⁇ side of Electric field distribution force>'.
  • the electric field strength becomes strongest near the insulator (), and the electric field strength near the fluid inlet 03 ⁇ 4 and the outlet b ⁇ . It is designed to be the weakest, during which the electric field strength changes gradually and spatially. If the electric field strength formed in each part of the fluid passage is ⁇ ( ⁇ ), the relative permittivity of the dielectric is K e , and the dielectric constant of the vacuum is e 0 , the dielectric polarization of each part of the fluid passage is strong. Is given by:
  • FIG. 3 shows the shape and arrangement of the center electrode 05. and the surrounding electrodes (13a) and (13b).
  • the distance between the center electrode ⁇ and the surrounding electrodes (13a) and (13b) should be as large as possible near the fluid inlet 8 ) and the outlet ⁇ , and near the center insulator. Make it as small as possible, The distance between the electrodes is changed linearly.
  • FIG. 3 (b) qualitatively shows the distribution of the electric field strength of each part corresponding to the shape and arrangement of the electrodes shown in FIG. 3 (a).
  • the electric field strength in the fluid passage is the weakest near the fluid inlet and outlet, and the strongest near the center insulator, during which the electric field strength changes gradually.
  • FIG. 3 (c) shows the distribution of the intensity of the dielectric polarization of the dielectric in each part, corresponding to the electric field intensity distribution shown in FIG. 3 (b). Since the relative permittivity of a dielectric is a constant, the strength of dielectric polarization is proportional to the electric field strength, as shown in equation ( 4 ). Therefore, the distribution of the strength of the dielectric polarization is the same as the distribution of the electric field strength.
  • FIG. 3 (c) shows the distribution of the intensity of the dielectric polarization of the dielectric in each part, corresponding to the electric field intensity distribution shown in FIG. 3 (b). Since the relative permittivity of a dielectric is a constant, the strength
  • FIG. 3 (d) shows the distribution of the strength of the dielectric polarization shown in FIG. 3 (c), modeled by the polarization of positive and negative charges constituting the dielectric molecule.
  • the dielectric molecules are neutral.
  • the polarization of positive and negative charges increases in proportion to the strength of the electric field. The polarization is strongest near the center insulator. When the electric field strength becomes weaker past the center, the polarization of positive and negative charges becomes weaker, and when leaving the electric field region, the dielectric material becomes neutral again.
  • FIG. 3 shows the distribution of the polarization strength of the dielectric fluid in the electric field, which is the same irrespective of the movement of the dielectric fluid, but focusing on each molecule.
  • the polarization strength of each molecule is constant, whereas when the dielectric fluid flows, the electric field strength acting on each molecule is increased. As it changes, the polarization strength of each molecule changes.
  • Fig. 4 shows the situation in which the polarization intensity changes when the dielectric fluid flows, focusing on the individual molecules, using a model in which the positive and negative charges of the molecules are polarized. Yes.
  • FIG. 4 (a) shows the situation before the molecules of the dielectric fluid enter the electric field region. In this region, since there is no electric field in the flow path, the positive and negative charges of the molecule are neutral without polarization.
  • FIG. 4 (b) shows a state in which the molecules of the dielectric fluid have entered the electric field region from the fluid inlet 08). In this region, when the molecules flow toward the outlet of the fluid, the electric field strength acting on the molecules increases, so the positive and negative charges of the molecules are indicated by arrows in the figure. (It moves in the direction of “ ⁇ ” and the polarization proceeds. In other words, when the dielectric fluid flows toward the outlet ⁇ , the center electrode ⁇ and the surrounding electrode (13a) are moved.
  • FIG. 4 (c) shows a state in which the molecules of the dielectric fluid have entered the vicinity of the insulator at the center. In this region, since the electric field strength is the strongest, the polarization strength of the molecule is the strongest, but the electric field strength acting on the molecule changes even if the molecule of the dielectric fluid flows to the outlet ⁇ side. Therefore, the polarization intensity of the molecule does not change, and the dielectric polarization current does not flow.
  • FIG. 4 (d) shows a state in which the molecules of the dielectric fluid have further flowed toward the outlet ⁇ . In this region, contrary to the region shown in FIG.
  • FIG. 4 (e) shows a state in which the dielectric fluid has flown out of the electric field region from the outlet C1. Since no electric field exists in the region, the positive and negative of the dielectric molecules are shown. The polarization of the charge disappears and the dielectric fluid becomes neutral.
  • Fig. 5 shows that the dielectric fluid flows from the fluid inlet ⁇ After flowing into the region and flowing through the electric field region, the flow between the central electrode ⁇ and the surrounding electrodes (13a) and (13b) during the process from flowing out of the outlet ⁇ .
  • the path of the dielectric polarization current is shown.
  • the dielectric polarization current flowing from the center electrode ⁇ to the surrounding electrode (13a) passes through the current detection resistors (15a) and (15b) to form the surrounding electrode.
  • (13b) in the region where the polarization intensity is reduced, when the current flows from the surrounding electrode (13b) into the center electrode as a negative dielectric polarization current]
  • the dielectric fluid flows in the electric field whose strength changes spatially along the flow of the dielectric fluid
  • the dielectric polarization current flowing at this time can be measured.
  • the induced polarization current Ip is determined by the center electrode 03) and the surrounding electrodes.
  • the voltage V applied between the (13a) and (13b) is the voltage V
  • the outer electrode (surrounding electrode) is set to the radius of the inner electrode (voltage applying electrode ⁇ ) near the center insulator.
  • G v volumetric flow rate of the dielectric fluid
  • Equation (5) the relative polarizability (K e — 1) of the dielectric is proportional to the density P of the dielectric, and given by the following equation.
  • the induced polarization current Ip is given by the following equation.
  • Kp is a constant specific to the dielectric
  • FIG. 6 shows another embodiment of the present invention.
  • the electrodes for forming an electric field whose intensity varies spatially along the flow of the dielectric fluid are arranged coaxially, and the electrodes are arranged coaxially. Divide the surrounding electrode ⁇
  • the electric field strength does not change due to the change in the distance between the electrodes ( ⁇ ), but occurs near both ends of the fluid flow direction between a pair of equally spaced coaxial electrodes.
  • Polarization can be generated / neutralized in the dielectric fluid by using the change in electric field strength.
  • the electrodes for forming an electric field whose strength changes spatially along the flow of the dielectric fluid are coaxial.
  • the mass flow rate of the dielectric fluid is measured by measuring the dielectric polarization current that flows when the dielectric fluid flows in this electric field. Has a significant effect.
  • the flow path of the dielectric fluid can be made circular, a small-sized dielectric fluid flowmeter with low pressure loss can be obtained.
  • the present invention is not limited to a flow meter that detects the flow rate of fuel, but an apparatus that measures the flow rate of a dielectric fluid if it is detected.

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Description

明 細 発 明 の 名称 流量検 出 装置 技術分野 こ の 発 明 は誘電流体の 流量 を 測定す る 流量検 出 装'置 に 闋 す る も の で あ る 。 背景技術 燃料等 の誘電流体 の 流量 を 検 出 す る 流量計 と し て例 え ば第 1 図 に 示す 様な 羽 根車流量計が使用 さ れ て い る 。 即 ち 、 第 1 図 に お い て 、 （1) は 流体の 流 路、 （2) は 羽根車、 （3) は こ の 羽 根車 を 収納す る 容器 で あ る 。 流路ひ） を 流れ る 流体 が羽根車（2) に 当 る と 、 羽根車（2) は 、 流体 の 流速 と 同 じ 速 さ で廻 る 。 流体 の 流速 を V ( m/ と す る と 、 羽根車（2) の単位時間 当 り の 回転数 （ 以下 、 回転速度 と い う 。 ） N ( r/sec ) は 、 次式で 与 え ら れ る 。
N K n V (1) 他方流体 の 流量 を Qv ( 3» 、 流路ひ） の 断面積 を
S (m2) と す る と 、 流体 の 流速 V ( Zsec ) は、 次式で 与 え ら れ る 。
V
S
OMPI 式（l) と 式（2) か ら 、 流体の 流量 Qv (m3» と 羽根車
(2) の 回 転速度 N ( r/sec) の 関 係 は 、 次式で 与 え ら れ る
N 二 Kn ^ (3) 流路 （1) の 断面積 S (m2) 、 式（2) の Knは 、 い づれ も 定数で あ る 力ゝ ら 、 羽根車（2) の 回転.速度 Ν ( r/sec) は . 流体 の流量 QvCm3/^)に比例 す る 。- 従っ て、 羽根車
(2) の 回 転速度 N ( r/sec) を測定すれ ば 、 流路（1) を 流 れ る 流体 の 流量 を 測定す る こ と が で き る 。
従来 の羽根車流量計 は 、 上 に述べた よ う に 、 羽 根車（2) の 回転速度 N( r/sec) を 測定 し て い る た め 、 流路（1) を 流れ る 流体の 流れ が定常状態 （ 流量 Qv
(m sec) が ほ ぼ一定 ） で あ れ ば 、 式（3) に示す と お り 流体の 流量 を 正確 に 測定す る こ と がで き る 。 し か し 流体 の 流量が急変 （ 急増 ま た は 急減 ） し た場合 羽根車（2) に慣性が あ る た め 、 羽根車（2) が流体 の 流 速 V ( Zsec)と同 じ 速度 に な る ま で に 時閭遅 れが生 じ る 。 羽 根車（2) の 慣性 は 、 羽根車（2) の形状 ， 材質 を 適当 に 選 び、 小形 ， 軽量化 を 計 る こ と に よ っ て 、 低減す る こ と が で き る が 、 構造の 堅牢 さ を 無視す る こ と が で き な い の で 羽根車（2) の 慣性 を 低減す る
ο:、τ?ι こ と に は 限界が あ る 。 従っ て 、 流体 の 流れ が 時間 的 に急激 に変動す る 場合 、 た と え ば 、 間欠流 の 場 合 、 平均流量 は 比較 的 正確 に 測定す る こ と が可能 で あ る 力 、 上 に 述べ た よ う に 羽根車 （2〉 が流体 の 流 速 に 一致す る ま で の 時間遅 れ の た め に 、 瞬時流量 を正確 に 測定す る こ と は不可能 で あ る 。
発 明 の 開示
こ の発 明 に よ れ ば 、 誘電流体 の 流れ に 沿っ て 、 強度が空間 的 に 変化 す る 電界 を 形成す る た め の 電 極 を 、 同 軸状 に配 置 し 、 こ の 電界 内 を 誘電流体 が 流動す る と き に 流れ る 誘電分極電流 を 測定す る こ と に よ っ て 、 誘電流体 の 質量流量 を 測定す る の で 流量変化 の 大 き い例 え ば 間欠流 の 流量 を も 応答性 よ く 検出 す る こ と の で き る 効果力 > ' あ る 。
図面の 簡単 な 説 明
第 1 図 は 、 従来 の 誘電流体流量計 を 示す 断面側 面図 、 第 2 図 は 、 本発 明 の一実施例 を 示す断面側 面図 、 第 3 図 ， 第 4 図 ， 第 5 図 は 、 本発 明 の 動作 説 明 図 、 第 6 図 は 本発 明 の他 の 実施例 を 示す斬面 側 面図 で あ る
発 明 を 実施す る た め の 最良 の 形態
OMPI 第 2 図 は こ の 発 明 の 一実施例 を 示す も の で 、 図 に おい て 、 a¾は誘電流体の 通路 に配設 さ れ た 中心 電極で高圧直流電源 ^ の 正極 に 接続 さ れ て い る 。
は 上記中心電極（u) の 外周 に 流体流通空間 を介 し て対向 し て配設 さ れ た 筒伏の 周 囲電極で互い に流 体 の 流通方向 に分割 さ れ た 2 つ の周 囲 電極 （13a) (13b) 力 > ち 成 る 。 は こ れ ら 周 囲 電極 （13a)(13b) 間 を 絶縁す る 絶縁体、 （15a)(15b) は 上記各周 囲電 極 （13a)(13b) 間 に直列接続 さ れ た電流検出 用 抵抗、 ^ は 電圧計、 ^ は 上記各電極 05 0¾ を 支持 し た ハ ウ ジ ン グで あ り 絶縁物力 > ら 構成 さ れ て い る 。 ^ ^ は 誘電流体 の 流入 口 と 流 出 口 で あ り 図示 し な い流体 流路 に接続 さ れ る 。 尚 上記電流検出抵抗 （15a)(15b) の 中点 は接地 さ れ上記各電極 閭 に は 電源 （2) の 電圧が 印加 さ れ る 。 又、 上記電極 お よ び （13a)， (13b ) は 、 流体の 流れ に垂直な断面が 円形状に構 成 さ れ て い る 。
次 に こ の様 に搆成 さ れ た第 2 図 の動作 につ い て 説 明 すれ ば 、 中心電極 0¾ と 、 検出抵抗 （15a)，（15b) を介 し て そ れ ぞれ接地 さ れて い る 周 囲 電極 （l3a)， (13b) の 閭 に 、 電源 ^ に よ っ て 電圧 を 印加 し 、 中 心電極 な¾ と 周 囲 電極 （13a )，（ 13b)で 囲 ま れ る 流体 の 通路 に 電界 を 形 成 し て い る 。 こ の 中心電極 （Π) ， 周 囲 電極 （l3a)，（13b) の 形状 は 、 絶縁体 を 中 心 に し て 、 流体 の 流入 口 な8) の 側 と 流 出 ロ ^ の 側 の 電界分 布力 >' .対称 に な る よ う に考慮 し て 、 絶縁体 （ ) の 附近 で 電界強度が最 も 強 く な り 、 流体 の 流入 口 0¾ 及 び 流出 ロ ^ の 附近で 電界強度が最 も 弱 く な っ て 、 そ の 間 電界強度が空間 的 に 除 々 に 変化 す る よ う に 形 成 さ れ て い る 。 流体 の 通路 の 各部 に形成 さ れ る 電 界強度 を Ε (ζ) , 誘電体 の 比誘電率 を Ke ， 真空の誘 電率 を e0 と す る と 、 流体通路各部 の 誘電分極 の強 さ は 、 次 の 式で与 え ら れ る
P e0 ( K, ) E (z) (4) 第 3 図 に 、 中心電極 CO) 、 周 囲 電極（13a )，（ 13b ) の 形伏 ， 配置 と 、 流体通路各部の 電界強度 E 、 誘電 体 の 誘電分極 の 強 さ ！5 を 、 位置的 に 対応 さ せ て示 し て い る 。 即 ち 、 第 3 図（a) は 、 中心電極 05.、 周 囲 電極 （13a),(13b) の 形状 · 配置 を 示 し て い る 。 中 心 電極 Οί と 、 周 囲 電極 （13a),(13b) の 電極 間 距離 は 、 流体 の 流入 口 8) 、 流 出 口 α の 附近 を 最 も 大 き く し 中央部 の 絶縁体 の 附近 を 最 も 小 さ く し て 、 そ の ί Ο ΡΙ 間 の 電極間距離 を 直線的 に変化 さ せ て い る 。 第 3 図（b) は 、 第 3 図（a) に 示す電極の 形状 · 配置 に対応 さ せ て 、 各部 の 電界強度の分布 を定性的 に示 し て い る 。 流体通路内 の 電界強度 は 、 流体 の 流入 ロ ^ 流出 口 の 附近で最 も 弱 く 、 中央部 の 絶縁体 の 附近で最 も 強 く な り 、 そ の 間 、 電界強度が 除 々 に 変化する 。 第 3 図（c)は 、 第 3 図（b) に示す電界強度 分布 に対応 さ せ て 、 各部 の誘電体 の 誘電分極 の 強 さ の分布 を 示 し て い る 。 誘電体 の 比誘電率 は定数 で-あ る か ら 、 誘電分極の 強 さ は 、 式（4) で示 さ れ る よ う に 、 電界強度に 比例す る 。 従っ て 、 誘電分極 の 強 さ の分布 は 、 電界強度の分布 と 同 じ に な る 。 第 3 図（d) は 、 第 3 図（c) に示す誘電分極 の 強 さ の分 布 を 、 誘電体分子 を 構成す る 正 · 負電荷の 分極で モ デル化 し て示し て い る 。 誘電流体が電界領域 に 入 る 前 は 、 誘電体分子 は 中性で あ る が 、 誘電流体 が電界領域 に入 る と 、 電界の強度に比例 し て、 正 • 負電荷の分極が強 く な り 、 中央部の 絶縁体 の 附近で 、 分極が最 も 強 く な る 。 中 央部 を 過 ぎ て 、 電界強度が弱 く な る と 、 正 · 負電荷の 分極が弱 く な り 、 電界領域 を 出 る と 、 誘電体は再 び中 性 に な
( O PI る o
第 3 図 は 、 電界内 で の 誘電流体 の 分極強度 の分 布 を 示 し て お り 、 誘電流体 の 動静 に拘 ら ず同 じ で あ る が 、 箇 々 の 分子 に 着 目 す る と 、 誘電流体 が静 止状態 に あ る 場合 は 、 箇 々 の 分子 の分極強度 は一 定で あ る の に対 し て 、 誘電流体が流動す る と 、 箇 々 の分子 に作用 す る 電界強度が変化 す る の で 、 箇 々 の 分子の 分極強度 が変化 す る 。 第 4 図 に 、 箇 々 の分子 に着 目 し て 、 誘電流体が流動 し た 場合 に 、 分極強度 が変化 す る 状況 を 、 分子 の 正 · 負電荷 が 分極す る モ デ ル で 示 し て い る 。
第 4 図（a) は 、 誘電流体 の分子が電界領域 に入 る 前 の 状況 を 示 し て い る 。 こ の 領域 は 、 流路 に 電界 が存在 し な い の で 、 分子の 正 · 負 電荷 は分極せず 中性で あ る 。 第 4 図（b) は 、 誘電流体 の 分子が流体 の流入 口 08) か ら 電界領域 に入っ た 状態 を 示す 。 こ の 領域 で は 、 分子が流体 の 流 出 口 as 側 に流動 す る と 、 分子 に作用 す る 電界強度が強 く な る の で 、 分 子の 正. · 負電荷 は 図 中 の 矢 印（"^ の方 向 に移動 し 、 分極 が進 む 。 換言すれ ば 、 誘電流体 が流 出 口 ^ 側 に流動 す る と 、 中心電極 ^ と 、 周 囲 電極 （1 3 a ) の
OY. l
、ん ~~wv 間 に 、 誘電分極電流が 流れ る 。 第 4 図 （c) は 、 誘電 流体 の分子が 、 中央部 の 絶縁体 の 附近 に 入っ た 状態 を 示す。 こ の 領域 で は 、 電界強度が最 も 強い の で 、 分子の 分極強度 は最 も 強い が、 誘電流体の 分子が流 出 口 ^ 側 に 流動 し て も 、 分子 に作用 す る 電界強度は 変化 し な い の で 、 分子の分極強度 は変 化せず、 誘電分極電流 は 流れ な い 。 第 4 図（d) は 、 誘電流体の分子が 、 更 に流出 口 ^ 側 に流動 し た 状 態 を 示す。 こ の 領域で は 、 第 4 図（b) に示す領域 と は逆 に 、 誘電流体 の分子が流 出 口 ^側 に流動す る と 、 分子に作用 す る 電界強度 が弱 く な る の で 、 分 子の 正 · 負電荷 は 、 図 中矢印（→)の方向 に移動 し 、 分極が も ど る 。 換言すれ ば、 誘電流体が流出 ロ ^ 側 に流動す る と 、 中心電極 0¾ と 周 囲 電極 （1 3 b ) と の 間 に 、 第 4 図（b) に示す領域で示 し た 向 き と は逆 向 き 、 すな わ ち 、 負'の 誘電分極電流が流れ る 。 第 4 図（e) は 、 誘電流体が 、 流 出 口 C1 カゝ ら 電界領域の 外 に 出 た 状態 を 示す の 領域 に は 、 電界が存在 し な い の で 、 誘電体分子の 正 · 負電荷の 分極 は な く な り 、 誘電流体 は 中 性 に な る 。
第 5 図 に 、 誘電流体が流体 の 流入 口 ^ か ら 電界 領域 に入 り 、 電界領域 を 流動 し た の ち 、 流 出 口 ^ か ら 流 出 す る ま で の 過程 で 、 中 心電極 ΰ と 、 周 囲 電極 （13a)，（13b) の 間 に 流れ る 誘電分極電流 の 経路 を 示 し て い る 。 分極強度.が増大 す る 領域 で 、 中 心 電極 ¾ か ら 、 周 囲 電極 （13a ) に 流入 し た 誘電分極 電流 は 、 電流検 出抵抗 （15a)，（15b) を 通っ て 、 周 囲 電極 （ 13b ) に入 り 、 分極強度が減少す る 領域 で、 周 囲 電極 （13b ) か ら 、 負 の 誘電分極電流 と し て 、 中心電極 ]) に 流入す る の と き 、 電流検出 抵抗
(15a),(15b) の両端 に 生 じ る 電圧 を 電圧計な$ で測定 すれ ば 、 誘電流体 の 流れ に 沿っ て 、 強度が空 間 的 に変化 す る 電界内 を 誘電流体 が流動 す る と き に 流 れ る 誘電分極電流 を 測定す る こ と が で き る 。
な お 、 誘電流体 の 流れ の 向 き が変 る と 、 誘電分 極.電流 の 向 き も 変 る の で 、 流れ の 向 き を 判定 す る こ と も で き る 。
こ の 誘 電分極電流 Ip は 、 中心電極 03) と 周 囲 電極
(13a),(13b) の間 に 印力 B さ れ る 電圧 V 、 中 央部の 絶 縁体 の 附近で の 、 内 部電極 〔 電圧印加 電極 ^ 〕 の 半径 に 外部電極 〔 周 囲 電極 〕 の 半径 、 誘電 流体 の 体積流量 Gvで き ま り 、 次式で与 え ら れ る 。
一 OMPI 2e0(Ke -l )V
G v (5)
P ( r0 2- ri 2 ) mf? 式 (5) の 中 で 、 誘電体 の 比分極率 （Ke— 1 ) は 、 誘 電体の 密度 P に 比例 し て 、 次式で 与 え ら れ る
〔Ke— 1 〕 = Κρ Ρ (6) 従っ て 、 誘電流体の 質量流量 を Gmと す る と 、 誘 電分極電流 Ip は 、 次の 式で与 え ら れ る
Figure imgf000012_0001
式（6) ， （7) の 中 で 、 Kpは 、 誘電体固有の定数で あ り 、 ， r。は 、 電圧印加電極 W と 電流検出電極 の 寸法 · 形状で き ま る 定数で あ る か ら 、 電圧印加 電極 0¾ と 電流検出電極 の 間 に 印加 す る 電圧 V を 一定 に すれば 、 誘電分極電流 Ip は 、 誘電流体 の質 量流量 Gmに比例す る こ と に な る 。 す な.わ ち 、 こ の 発明 に な る 流量計 は 、 誘電流体 の 質量流量計で あ る o ,
第 6 図 に本発 明 の他の 実施例 を 示す。 第 2 図 〜 第 5 図 に 示す実施例 で は 、 誘電流体 の 流れ に沿つ て 、 強度が空間 的 に変化す る 電界 を 形成す る た め の電極 を 、 同軸状に配置 し て 、 周 囲 電極 ^ を分割
ΟΜΡ し て こ れ ら 間 に 電流検 出抵抗 （15a)(l5b) を 接続 し て い る が 、 第 6 図 に 示す他 の 実施例 の よ う に 、 中 心電極 ¾ を 分割 し て 2 つ の 電極 （lla)(llb) 間 を 絶 縁体 （^ で 結合 し 、 こ れ ら 各電極 （lla)(llb) 間 に 電 流検 出 抵抗 （15a) (15b) を 接続 し て も 、 本発 明 の 効 果 を 損 う も の で は な い 。
更 に は 、 各電極（Π) 間 距離 の 変化 に よ っ て 電界 強度変化 を 得 る こ と な く 、 等間 隔 の 同軸 の 一対の 電極間 の 流体流れ方向 両端部付近傍 に発生す る 電 界強度変化 を 利用 し て 誘電流体 に 分極 の 発生 / 中 性 を 起 こ さ せ る こ と も で き る 。
以上説 明 し た よ う に 、 こ の 発明 に よ れ ば、 誘電 流体 の 流れ に沿 っ て 、 強度が空間 的 に変化す る 電 界 を 形 成す る た め の 電極 を 、 同 軸 状 に配置 し 、 こ の電界 内 を 誘電流体が流動 す る と き に 流れ る 誘電 分極電流 を 測定す る こ と に よ っ て 、 誘電流体 の 質 量流量 を 測定す る の で 、 次 の よ う な効果が あ る 。
(ί)構造的 に機械的 な可動部分が な く 、 慣性等 に よ る 時間 的遅れ要素 が な い の で 、 応答が速 く 、 誘 電流体 の 平均流量ば か り で な く 、 間欠流 の 瞬 時流 量 も 忠実 に 精度 よ く 測定で き る 2
(ii)誘電分極電流が誘電流体の流れ方向 に よ っ て 極性反転す る の で誘電分極電流 の 極性 に よ っ て 誘電流体 の 流れ の 向 き を 判定す る が で き る
(iii)誘電流体 の 通路 に形成 さ れ る 電界 は 、 同軸配 置の 一対の 電極 に よ っ て形成 さ れ る の で 中 心電極 の軸 を 中心 と し た軸対称 と す る こ と がで き 、 電界 強度 の 最大附近で は 、 電極の形状 · 配置に起 因す る 電界の乱れ が な い の で 、 安定で精度の高い測定 が可能 と な る 。
dv)誘電流体の 通路 は 、 周 囲電極 に よ っ て 囲 ま れ て お り 、 電界強度最大附近で は 、 外部電界の 侵入 に よ る 電界の乱れ は な い の で 、 安定で精度の高い 測定が可能 に な る
誘電流体の 流路 を 円 形 に す る がで き る の で 、 小形で 圧力損失の 小 さ い誘電流体流量計が得 ら れ る 。
(v 構造が'簡単で 、 可動部分が な い の で、 安価で 信頼性 の高い流量検出装置が得 ら れ る 。
産業上 の 利用可能性
こ の 発明 は 燃料 の 流量 を検出す る 流量計 に限 ら ず 、 誘電流体 の流量で あ れ ば そ れ を 測定す る 装置

Claims

請 求 の 範 囲
(1) 誘電流体 の 流路 に配設 さ れ、 中 心電極 と こ の 中心電極 の 外周 に径方向 に対向 す る 周 囲 電極 を有 し 、 上記各電極間 に 電圧 を 印加 し て上記誘電流体 の 流路 に そ の 流れ に沿っ て強度が変化す る 電界 を 形成 さ せ る 電界形成手段、 及 び上記電界内 を 誘電 流体が流動す る と き に 流れ る 誘電分極電流 を 検出 す る 電流検岀手段 を 備 え た流量検 出 装置。
C PI V IFO
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