JPS6029694Y2 - 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
測定する装置に関腰特にこの種の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
化或いは流体内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例えば渦発生体内に形
成された室を流体で満たすと共に二つの金属ダイアフラ
ムで該液体を封止し、この室内に埋め込まれた電極と前
記金属ダイアフラムとで可変容量コンデンサを形成し、
このコンデンサに例えば高周波信号を印加し、渦の発生
に伴ない生じる被測流体の圧力変化による金属ダイアプ
ラムの変位をコンデンサの容量変化に伴なう周波数変化
として検出するものが知られている。

しかし乍ら、前記の如き公知の検出装置では被測流体の
温度変化乃至装置内での発熱等に起因して室内に封入さ
れた液体の温度が変化し、液体の体積が変化するため、
ダイアフラムの変位が生じる。

その結果検出装置が誤動作したり、該装置の検出感度が
低下する恐れがある。

本考案は前記諸点に鑑みなされたものであり、その目的
とするところは、検出装置内に入れられた液体の温度に
かかわらず、流速・流量検出装置を提供することにある
。

次に本考案による好ましい一具体例を図面に基づ゛いて
説明する。

図中１は管２中に配設された渦発生体である。

渦発生体１の側面には凹所３，４が形成されており、凹
所３，４は渦発生体１内に穿設された連通孔５によって
連通されている。

凹所３，４を覆って金属ダイアフラム６．７が設けられ
ており、凹所３，４及び連通孔５によって室８が形成さ
れている。

凹所３，４内には金属ダイアフラム６．７に対向して電
極９，１０が配設されている。

室８内には流体１１が封入されており、ダイアフラム６
．７と電極９，１０と液体１１とによってダイアプラム
の変位を検出する手段１２としての可変容量コンデンサ
が形成されている。

検出手段１２は必ずしもコンデンサでなくてもよく、例
えば磁石と検出コイルとをダイアフラムに対向して設け
てダイアプラムに発生する渦電流を検出するようにしで
もよく、更にストレーンゲージ等によりダイアフラムの
変位を検出するようにしてもよい。

また渦発生体とは別個に渦発生体を設けて、この渦検出
体内に室８を形成してもよい。

渦発生体１内には別の室１３．１４が形成されており、
室１３．１４内には、室１３と１４との連通部１５をロ
ッドガイドとするフリーピストン１６が嵌装されている
。

ピストン１６によって室１３．１４は室１７，１Ｂ、１
９．２０に画成されており、室１７には液体２１が、室
１８，１９．２０には気体２２，２３．２６が封入され
ている。

２５はシールリングである。尚液体２１は液体１１と必
ずしも同一でなくてもよい。

上記において、室８内の液体１１の温度変化による液体
１１の体積変化量と室１７内の液体２１の温度変化によ
る液体２１の体積変化量とは実質的に同じである。

ここで、室１７の体積及び液体２１の量が調整され得る
ようにしてもよい。

尚、液体２１の温度と液体１１の温度とを一致させるべ
く、渦発生体１は熱の良導体で形成されることが好まし
い。

室８と室１９とは液体１１で満たされた連通孔２６で連
通されている。

液体１１が孔２６内を比較的速く流れようとする際連通
孔５における大きい流路抵抗が生じるように、連通孔２
６は細く、長く形成されていることが好ましい。

上記した室１３，１４、ピストン１６、液体２１、気体
２２．２３．２４．孔２６によって室８内の液体１１に
体積変化に応じて室８の体積変化量を吸収する手段、換
言すれば室８内の圧力を一定に保持する手段２７ａが構
成されている。

しかし乍ら、気体２２，２４の両方共乃至いずれか一方
が高圧気体であり、液体２１が高圧液体であり、ピスト
ン１６に対する気体２３．２４によるＡ方向付勢力と液
体２１によるＢ方向付勢力とが均り合うように構成され
ている場合には、孔２６は必ずしも細長く形成されなく
てもよい。

ここで高圧とは、ダイアフラム６．７を変位させるに必
要な圧力に比較して極めて高い圧力をいう。

ピストン１６のうち室１４内のピストン部１６ａの気体
２３からの受圧面積は気体２４からの受圧面積より小さ
く形成されている。

尚上記したいずれの場合においても、液体１１、気体２
３の圧力は大気圧乃至管路２中でダイアフラム６．７が
受ける静圧程度に保たれている。

前記の如く構成された本考案の流速・流量検出装置２７
において、管２中の被測流体２８がＣ方向に流れている
とすると、渦発生体１によってダイアフラム６．７近傍
にカルマン渦２９の列が生じ、該渦列２９によってダイ
アフラム６．７が変位し、コンデンサ１２の静電容量が
変化し、この静電容量の変化がダイアフラム６．７及び
電極９．１０に接続されたリード線（図示しない）によ
って電気信号として外部に取り出される。

上記した場合において、カルマン渦列２９による流体２
８内の静圧変化によりダイアフラム６に加えられるＤ方
向の力がダイアフラム７に加えられるＣ方向の力より大
きくなると、ダイアフラム６のＤ方向への変位に伴って
、凹所３中の液体１１の一部は孔５を通って凹所４に送
られダイアフラム７もＤ方向に変位する。

このとき、孔５の液体１１は孔２６内にも流れ込もうと
するが、通常カルマン渦列２９によるダイアフラム７の
変位速度が比較的大きく、加えて孔２６が細長く形成さ
れているため、孔２６での流体１１の受ける流路抵抗が
大きく流体１１は実質的に孔２６には流れ込まない。

従ってコンデンサ１２による流速・流量検出の隙孔２６
は実質的に閉塞されている。

ダイアフラム７に加えられるＣ方向付勢力の方がダイア
フラム６に加えられるＤ方向付勢力よりも大きく、ダイ
アフラム６．７がＣ方向に変位する場合にも、孔２６は
実質的に閉塞されている。

孔２６が比較的太く短かい場合においても、例えば室２
０に、高圧気体２４が封入されているならば、ピストン
１６は実質的に変位されず、ダイアフラム６又は７がダ
イアフラム７又は６の変位に応じて変位される。

従って検出装置２７の検出感度は孔２６が閉塞されてい
る場合と同様に保たれる。

一方液体１１及び２１の温度が上昇して室８゜１７中の
液体１１．２１の体積が増加する場合（尚説明の簡明化
のため室１９．孔２６の体積は室１８．１７の体積と比
較して小さく、室１９中の気体２３及び孔２６中の液体
１１の熱膨張は無視できる程度とする）、室１７の液体
２１の体積が増加するにつれてピストン１６は気体２２
，２４によるＡ方向付勢力に抗してＢ方向に移動される
。

ピストン１６のＢ方向移動につれて室１９の体積が増加
するが、この体積増加分だけ液体１１の体積が増加して
、液体１１は孔２６を通って室１９に導入される。

従って室８中の液体１１の圧力は液体１１の温度変化前
の圧力と同一に保たれ、ダイアフラム６．７が温度上昇
によって変位される恐れがほとんどない。

液体１１．２１の温度降下に際しては、ピストンがＡ方
向に変位されることによりダイアプラムの変位が避けら
れる。

尚、液体１１．２１の温度が変化した場合、液体１１が
孔２６を流れるのは、温度変化が通常比較的緩慢に長時
間継続的に生じるため、孔２６での液体１１の流速は小
さく、孔２６での流路抵抗が比較的小さく保たれるため
である。

また、上記具体例において、室１９には気体２３が封入
されているが、気体２３の代わりに室１９内を液体１１
で満たすようにしてもよい。

次に本考案装置に適用される圧力保持手段２７ｂの別の
具体例について説明する。

第３図において、手段２７ｂは例えば、管２の外壁に固
定された支持板３０上に固定された板３１．３２を夫々
一つの壁面とする体積可変容器３３．３４と容器３３，
３４を連結している連結棒３５とからなる。

容器３３．３４の体積を可変とすべく容器３３．３４の
壁面の一部３６．３７はベローズ乃至ダイアプラムから
なる。

容器３３゜３４内の室３８．３９には流体４０．４１が
封入されている。

尚連結棒３５は容器３３の外壁４２に連結されていると
共に、板３２の孔４３をＦ。

Ｇ方向に摺動自在に貫通し、且つ室４１を貫通して容器
３４の他方の壁部４４に連結されている。

室３９と孔２６とは管２に固定された管４５により連通
されている。

この具体例において室３８内の流体４０の温度変化によ
る室３９の体積変化は室８内の流体１１の温度変化によ
る流体１１の体積変化と一致するように形成されており
、流体１１の温度にかかわらず室８内の流体１１の圧力
が一定に保たれ、検出器２７が該動作なく高感度に動作
され得る。

圧力保持手段２７ａ乃至２７ｂを用いるかわりに尚ダイ
アフラム６．７のうちのいずれか一方のダイアフラムを
固定壁で代替腰孔２６の上端を大気中に開口させて構成
することも可能である。

以上の如く本考案の流速・流量検出装置では、温度にか
かわらず検出装置のダイアフラムによって封止された液
体の圧力が一定に保たれ、ダイアフラムの位置が所望の
位置に保たれ得るので、該動作が少なく、検出感度が高
く保たれ得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は流速流量検出装置の説明図、第２図は本考案に
よる好ましい一具体例の流速・流量検出装置の説明図、
第３図は本考案による別の具体例の流速・流量検出装置
に適用される圧力保持手段の説明図である。 １・・・・・・渦発生体、２・・・・・・管、６，７・
・・・・・ダイアフラム、８・・・・・・室、１１・・
・・・・液体、１２・・・・・・検出手段（コンデンサ
）、２７ａ、２７ｂ・・・・・・圧力保持手段、２７・
・・・・・流速・流量検出装置、２９・・・・・・カル
マン渦。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 渦発生体と、この渦発生体で発生される渦により変位さ
   れるダイアフラムと、このダイアプラムによって一側面
   が規定されており液体が内部に満たされた室と、この液
   体の温度変化による体積変化量を吸収する手段と、前記
   ダイアフラムの変位を検出する手段とからなる流速・流
   量検出装置。