• 专利附录
  • 专利说明
  • 权利要求
  • 类似技术
  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:

    公开号:WO1981001877A1
    申请号:PCT/JP1980/000094
    申请日:1980-05-02
    公开日:1981-07-09
    发明作者:S Wada
    申请人:Mitsubishi Electric Corp；S Wada；
    IPC主号:G01F1-00
    专利说明:
    [0001] 明 細
    [0002] 発明の名称
    [0003] 力 ル マ ン 渦流速計
    [0004] 技術分野
    [0005] この発明は導管内を流れる測定流体中に渦発生柱 を設け、 その下流に発生 した カ ル マ ン渦の数 （ 発生 渦周波数 ） を超音波で検出 して流速ま たは流量を測 定する カ ル マ ン渦流速計に関する ものである
    [0006] 冃 乐技術
    [0007] 導管内に渦発生柱を設け、 その下流に発生 した力 ル マ ン渦の発生周波数を超音波で検出 して管内を流 れる流体の流速ま たは流量を測定する方法は実公昭 4 8— 1 7 0 1 0で提案されている。 この方法で力 ノレ マ ン 渦を検出する場合、 超音波発信器か ら発信された超 音波は流体中を伝播 し力 ル マ ン渦で変調され受信器 で受信される。 しか し流体の流速が低い場合には力
    [0008] マ ン渦が弱 く したがって伝播する遛音波が受ける 変調の度合 も 小さい。 この為に低流速でのカ ル マ ン 渦の検出は困難である。 さ らに 自動車の吸入空気の 様に温度変化がひんぱんに生 じて S度む らの発生 し
    [0009] OMPI 'え流体の流速を検出する場合には、 流体中を伝搬中 に超音波はカ ル マ ン渦で変調される以外に温度む ら に よ ] 生 じる音速差に よ る変調を受ける。 この温度 むらに よ る変調に よ 力 ノレマ ン渦の検出が困難と ¾ る場合 も ある。
    [0010] 発明の開示
    [0011] こ の発明は、 渦発生柱の下流側に発生す-る 力 ルマ ン渦列の流れを横切って超音波を伝播させる様に設 け られた超音波送信器と 、 カ ル マ ン渦に よ って変調 された超音波を受信する超音波受信器と の配置関係 を超音波送信器が超音波受信器 よ ]9 も上部側にな る 様に対向配置 した力 ル マ ン 渦流速計を提供する も の である。 この発明に よれば、 渦発生柱の上下を流れ る流体間には、 流体の温度む らに よ ])生 じる対流作 用を利用 した温度差、 または、 密度の異るる異質流 体を混入させて生 じた密度差がで き 、 温度の高い
    [0012] ( 又は密度の低い ） 上側に超音波送信器を、 温度の 低い （ 又は密'度の高い ) 下側に超音波受信器を設置 し、 上下両流体に よ 発生する 力 ノレ マ ン渦間で超音 波の伝播速度に変化を与え、 低流速における カ ル マ
    [0013] O FI
    [0014] V i ° ン渦の発生頻度検出を容易にでき る と い う 効果を奏 図面の簡単 ¾説明
    [0015] 第 1 図は この発明の一実施例を示す構成図、. 第 2 図、 第 3 図はそれぞれこの発明の異なる実施例を示 す構成図である。
    [0016] 発明を実施するための最良の形態
    [0017] 図中（1)は測定流体を流す為の導管、 （ は前記測定 流体の流れと略直角でかつ水平方向に延びて設け ら れた渦発生柱、 （3) (4)は該渦発生柱（2)に よ ] 発生する カ ル マ ン渦、 （5)は前記導管（1) の上部に設け られた超 音波送信器、 （6)は発振回 、 （7)は前記送信器（5)に対 向 し前記導管（1) の下部に設け られた超音波受信器、 (8)は受信回路、 （9)は検出回路であ ] 、 前記超音波送 信器（5)、 発振回路（6)、 超音波受信器（7)、 受信回路（8) 検出回路（9)に よ 超音波渦検出装置が構成されてい る。 （^は流体の取入れ口の導管であ J 吸入流体に対 流を起 こさせるのに役立つ、 （1 は上側を流れる暖た かい流体、 （1¾は下側を流れる冷たい流体である。
    [0018] 以上の構成において被測定流体 （ 例えば空気 ） が
    [0019] 〇Μ Ι· , V IFO 取入れ口か ら導管 ( (1)内を矢印の方向へ流れる と 被 測定流体は渦発生柱（2)に よ カ ルマ ン渦（3) ( を発生 する。 超音波送信器 ）は発振回路（6)に よ .駆動され 超音波を受信器（7)に送信する。 この時、 前記測定流 体中を伝播する間に超音波は前記力 ルマ ン渦に よ
    [0020] 変調され受信器ひ）は変調された超音波を受信 し、 受 信回路（8)によ ] 増巾する。
    [0021] 超音波の受けた変調と は振幅変調、 周波数変調、 位相変調等であ Dそれ らの う ちの何れかを復調する 為の検出回路（9)に よ 前記カ レ マ ン渦の発生周波数 を検出する。
    [0022] さて吸入される被測定流体に温度む らが無い場合 あるいは測定流体と導管 0 (1) と の間に温度差の無い 場合には渦発生柱（ の上側及び下側を流れる流体間 に温度差は無 く 、 超音波の受ける変調は上側の渦（3) に よ ] 音速を加速され.る方向、 下側の渦（4)に よ ]5音 速を減速される方向である。
    [0023] 次に測定流体に温度むらが存在する場合あるいは 流体と導管 あるいは（1) と の間に温度差が存在する 場合には被測定流体が所定の長さ を も つ導管 αο内を
    [0024] 一 ΟΜ Ι ■
    [0025] 、 WIPO ， 進行中に対流作用に よ 暖たかい流体が上側を流れ る様に な る。 この為渦発生柱（2)の上側には主に暖た かい流体が下側には冷たい流体が層状に流れる様に る。 この様に渦発生柱（2)の両側に温度差が存在す る場合にはカ ル マ ン渦の基本原理に よ ]9 上側を流れ る暖かい流体は上側に生成されたカ ル マ ン渦（3)に流 れ込み、 下側を流れる冷たい流体は下側に生成され たカ ル マ ン渦（4)に流れ込む。 この様に右巻き の 力 ノレ マ ン渦（3) と左巻きの 力 ノレマ ン渦 ωの間に温度差を も たせる と 、 前記超音波の伝播速度が前記 カ ル マ ン渦 (3)及び（4)中を伝播する時に、 前述 した温度差の無い 時に比べて温度差に よ D生 じる変調分がさ らに加え られた も の と な ] 強い渦信号が検出でき る よ う にな る ο
    [0026] こ で本来な らば温度む らに よ る変調に よ 渦信 号が乱される所を本発明では超音波送信器（5)を上側 へ 、 受信子 ）を下側へ設置する事に よ 逆に渦信号 を増強させる様に出来る効杲がある。
    [0027] 本発明は流体の対流を利用 して渦発生柱（ の上下 に温度差を持たせ、 超音波送信器（5)を上側に、 受信 - I 0 器 ）を下側に設置する様に した も ので こ の構成だけ で十分に効果があるが、 流体の対流作用を よ ])積極 的に作 ]9 出せばさ らに効果が期待出来る 。 第 2 図は 本発明の他の実施例を示す図で 、 図に いて ^は電 熱器、 ί22) 電源である。 第 1 図 と異 る点は電熱器 ' ）に よ J9吸入される流体を強制的に加熱 して温度む らを発生させ積極的に対流作用を作 ] 出す所であ . 他の動作は第 1 図において説明 したと う 1) である。
    [0028] この様に対流作用を作！） 出すこ と に よ 温度差の な
    [0029] 定常の流体の低流量時の渦の検出感度を増大する 事も 出来る。 第 2 図においては加熱手段に電熱器を 用いたが他の加熱手段を用いて も 、 又冷却器を用い て も 同様の劾臬を期待出来る。 さ らに比重 （ 密度 ） の異るる異質流体を電熱器 (21)の位置よ 混入させて も 、 その密度差に応 じて生ずる流体の上側 と 下側間 の音速の差は前述の温度差に よ つて生 じる音速の差 と全 く 同 じ も のであ ] 同様の効果が期待出来る。
    [0030] 次に本発明を温度変化あるいは温度む ら を本貧的 に持ちあわせている 自 動車の吸入空気量の測定に用 いた第 3 図に示す実施例について説明する 。 図にお
    [0031] O FI
    [0032] .', . wi o いて（31)はェア ー ク リ ー ナ ケ ー ス 、 （32)はェ ア ー ク リ ー ナ ノ 一ズ、 3)は ク リ ー ナエ レ メ ン ト （ 濾紙 ） である 自動車の吸入空気は過渡的な温度変化の状態で温度 差あるいは温.度む らを伴なった状態 と ¾ る場合が非 常に多い。 その様な空気がエア ク.リ ー ナ ノ ー ズ (32) よ 吸入され、 ク リ ーナエ レメ ン ト 3)の上流側で流速 が低下 し対流作用が効杲的に行なわれ上側 と下側 と の間に温度差を生 じて渦発生柱（2)の上側と下側へ流 入 'してゆ く 。 この場合に も前述 したの と 全 く 同 じ原 理で低流量時の渦の検出感度を増大する事が出来、 常に温度む らを持ち合わせている 自動車の吸入空気 量の測定等に非常に有効である。
    [0033] 又自動車の場合温度変化、 温度む らの原因と なつ て る ェ ン ジ ン の熱や冷却水温等を利用 して更に強 制的に加熱 し温度む らを発生させる こ と も でき る。 第 3 図の実施例の場合にヱァク リ ーナ ノ ー ズ (353の部 分を排気マ 二 ホ ー ル ドあるいは ラ ジ エ タ 一 の近 く に 配置 して強制加熱するだけで よ い。
    [0034] 以上の よ う に この発明は流体の温度あるいは密度 差に伴な う対流作用を有勃に利用 し、 超音波送信器 を上側に、 受信器を下側に設置する と言 う 極めて簡 単 ¾構成で、 渦発生柱の両側の被測定流体間に音速 差を も たせ、 低流速における カ ル マ ン渦の発生頻度 検出あるいは温度む らの存在する流体の低流速にお ける カ ル マ ン渦の発生頻度検出を容易に出来る に した も のであ ]) 、 低流速において も温度変化の過渡 状態におい-て も検出能力のす ぐれた力 ル マ ン渦流速 計を得る事が出来た。
    [0035] 産業上の利用可能性
    [0036] こ の発明は導管内の流速ま たは流量を測定する 力 ル マ ン渦流速計に限 らず、 例えば自動車の吸入空気 量を測定する 力 ル マ ン 渦流速計に も 同様に適用され る
    [0037] ο:.: ι IFO
    权利要求:
    Claims 請 求 の 範 囲
    1. 対流に よ る層状流体が流れる導管の内部に該流
    体の流れに略直交 して配設された渦発生柱、 こ の発
    生柱の下流側に発生する カ マ ン 渦列の流れを横切
    つて超音波を伝播させる様に設け られた超音波送信 _ 器と上記力 ル マ ン渦に よって変調された超音波を受
    信する超音波受信器と を含む渦検出装置を備え、 上
    記超音波送信器と受信器の配設関係を上記超音波送
    信器が超音波受信器よ ] も上部側にるる様対向配置
    した事を特徵とする カ マ ン 渦流速計。
    2. 渦発生柱の上流側に温度む らのある被測定流体
    に対流を起こさせる導入通路を設けた こ と を特徴と
    する請求の範囲第 1 項記載の カ ル マ ン 渦流速計。
    3. 渦発生柱の上流側で被測定流体を加熱 して温度
    む-らを発生させた こ と を特徵とする請求の範囲第 2
    項記載の力 ル マ ン 渦流速計。
    4. 渦発生柱の上流側で被測定流体を冷却 して温度
    む らを発生させた こ と を特徵と する請求の範囲第 2
    項記載の力 ル マ ン 渦流速計。
    5- 渦発生柱の上流側で被測定流体に異質流体を混
    C ,: I _ 、 V.'IPO < 入させ被測定流体 と の密度差を利用 して対流を発生 させる こ と を特徵と する請求の範囲第 1 項記載の力 ル マ ン 渦流速計。
    6. 上流側の導入通路と は 自動車のェア ー ク リ ーナ で あ 、 吸入された空気がク リ ーナ エ レメ ン ト （ 濾 紙 ） の上流側で対流に よ 上下の温度差を持つ様に 構成 した こ と を特徵とする請求の範囲第 2 項記載の 力 ル マ ン 渦流速計
    c: : i WIPO
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
    EP1899686B1|2011-09-28|Wet gas metering using a differential pressure based flow meter with a sonar based flow meter
    EP1261846B8|2003-10-01|Simultaneous determination of multiphase flowrates and concentrations
    US6575043B1|2003-06-10|Method and apparatus for characterizing flows based on attenuation of in-wall propagating wave modes
    US8141434B2|2012-03-27|Flow measuring apparatus
    EP1831649B1|2010-03-31|Ultraschall-durchflussmesser mit drucksensor
    US5719329A|1998-02-17|Ultrasonic measuring system and method of operation
    Beck1981|Correlation in instruments: cross correlation flowmeters
    EP0681685B1|1999-03-31|Fluid flow meter
    US9921092B2|2018-03-20|Velocity based method for determining air-fuel ratio of a fluid flow
    DE102004060065B4|2016-10-20|Ultraschall Durchflussmesser mit Leitelementen
    RU2446393C2|2012-03-27|Способ диагностики шероховатости трубопровода и ультразвуковой расходомер
    US4248085A|1981-02-03|Measurement of relative velocities
    US7603916B2|2009-10-20|Wet gas metering using a differential pressure and a sonar based flow meter
    US7503227B2|2009-03-17|Method and apparatus for measuring parameters of a fluid flow using an array of sensors
    EP0255056B1|1991-12-11|Method for measuring the speed of a gas flow
    DE69732300T2|2006-04-13|Ultraschallwellenpuffer oder - leiter
    US7661302B2|2010-02-16|Multi-phase flow measurement system having a fluid separator
    US3719073A|1973-03-06|Mass flow meter
    Häberle et al.2008|Investigation of two-dimensional scramjet inlet flowfield at Mach 7
    Chun et al.1998|Visualization of a locally-forced separated flow over a backward-facing step
    KR980003486A|1998-03-30|클램프-온 하우징을 갖는 초음파 와류 유량계
    CA2669292C|2016-02-09|Apparatus and method for measuring a fluid flow parameter within an internal passage of an elongated body
    KR0172187B1|1999-03-30|초음파 유체 진동 플로우미터
    ES2382073T3|2012-06-05|Aparato y método para medir parámetros de una mezcla que tiene partículas sólidas suspendidas en un fluido que fluye en una tubería
    US6487916B1|2002-12-03|Ultrasonic flow metering system
    同族专利:
    公开号 | 公开日
    US4452089A|1984-06-05|
    EP0042433B1|1985-09-11|
    JPS5697830A|1981-08-06|
    EP0042433A4|1981-11-03|
    EP0042433A1|1981-12-30|
    DE3071072D1|1985-10-17|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1981-02-04| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 1980900793 Country of ref document: EP |
    1981-07-09| AK| Designated states|Designated state(s): US |
    1981-07-09| AL| Designated countries for regional patents|Designated state(s): DE FR GB |
    1981-12-30| WWP| Wipo information: published in national office|Ref document number: 1980900793 Country of ref document: EP |
    1985-09-11| WWG| Wipo information: grant in national office|Ref document number: 1980900793 Country of ref document: EP |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    JP17273679A|JPS5697830A|1979-12-29|1979-12-29|Karman vortex flow meter|
    JP79/172736||1979-12-29||DE8080900793T| DE3071072D1|1979-12-29|1980-05-02|Karman vortex street flowmeter|
    [返回顶部]