(57)【要約】【課題】エネルギーの損失を最小にしつつ、発電効率を最大にすることができる渦流量計を提供する。【解決手段】流体に渦を発生させる渦発生体３と、発電デバイス４と、計測処理部１０とを備え、発電デバイス４は、流体により振動する振動部９と、発電部１１とを備え、計測処理部１０は、振動部９の振動を検出する振動検出部１０１を備えており、発電部１１は、振動検出部１０１により検出される振動に基づいて発電し、発電デバイス４は、流体の圧力の変動値が所定の値以上の範囲に振動部９が位置するように、渦発生体３に設けられている。【選択図】図１
2015040798.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体に渦を発生させる渦発生体と、発電デバイスと、計測処理部とを備え、
前記発電デバイスは、前記流体により振動する振動部と、発電部とを備え、
前記計測処理部は、前記振動部の振動を検出する振動検出部を備えており、
前記発電部は、前記振動検出部により検出される振動に基づいて発電し、
前記発電デバイスは、前記流体の圧力の変動値が所定の値以上の範囲に前記振動部が位置するように、前記渦発生体に設けられている
ことを特徴とする渦流量計。
【請求項２】
前記振動部の位置は、前記流体の圧力の変動値が最大値となる位置である
ことを特徴とする請求項１に記載の渦流量計。
【請求項３】
前記発電部が発電した電力を前記計測処理部に供給する電力供給部をさらに備える
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の渦流量計。
【請求項４】
前記流体の流速を検出する流速検出部をさらに備え、
電力は、前記流速検出部により検出される前記流体の流速と前記振動検出部により検出される前記発電デバイスの前記振動部の振動とに基づく
ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の渦流量計。
【請求項５】
前記発電部及び前記渦発生体の一方は、磁性体を備え、前記発電部及び前記渦発生体の他方は、インダクタを備え、
前記磁性体及び前記インダクタは、前記振動部の振動により誘導電流を発生可能に配置されている
ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の渦流量計。
【請求項６】
前記発電デバイスは、インダクタ及び磁性体の一方が設けられるダイアフラムと、前記インダクタ及び磁性体の他方が設けられている凹型部材と、を備え、
前記インダクタ及び前記磁性体は、前記振動部の振動により誘導電流を発生可能に配置されている
ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の渦流量計。
【請求項７】
前記発電デバイスは、エレクトレット電極及び集電電極の一方が設けられるダイアフラムと、前記エレクトレット電極及び前記集電電極の他方が設けられる凹型部材と、を備え、
前記エレクトレット電極及び前記集電電極は、前記振動部の振動により静電電流を発生可能に配置されている
ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の渦流量計。
【請求項８】
前記発電デバイスを複数備え、前記複数の発電デバイスのそれぞれの前記振動部の少なくとも１つが、他の振動部と異なる振動数で振動する
ことを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の渦流量計。
【請求項９】
前記発電デバイスの前記振動部の振動を制限する振動制限部をさらに備える
ことを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の渦流量計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明に係るいくつかの態様は、渦流量計に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、渦流量計として、ガスなどの流体が流通する流路に配置された渦発生体により渦列（カルマン渦）を発生させて流体振動を生成し、この流体振動の周波数に基づいて流体の流量を測定（算出）する渦流量計が提案され、実用化されている。また、発電装置が渦発生体と別体としてアーム等の支持体を用いて接続されている渦流量計であって、工業プロセスに関するプロセス流体の流体エネルギーを電気エネルギーに変換して、発電する渦流量計が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２０１２−５０７７１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、工業プロセス流体の渦振動エネルギーを用いて発電を行う際には、省エネルギーという観点から、エネルギーの損失を最小にしつつ、発電効率を最大にすることが非常に重要となる。このため流体中に設置する発電装置および流体計測装置に関しては、発電のために振動エネルギーを抽出する適切な位置を決定することが重要である。
【０００５】
しかしながら、引用文献１に記載の渦流量計は、発電装置が渦発生体と別体としてアーム等の支持体を用いて接続されてはいるが、発電のために振動エネルギーを抽出する適切な位置に発電装置が設置されているか否かは考慮されていないため、エネルギーの損失を減らしつつ、発電効率を高めることが困難であった。
【０００６】
本発明のいくつかの態様は前述の問題に鑑みてなされたものであり、発電のために振動部の振動を抽出する適切な位置に発電デバイスが設置されており、エネルギーの損失を減らしつつ、発電効率を高めることができる渦流量計を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る渦流量計は、流体に渦を発生させる渦発生体と、発電デバイスと、計測処理部とを備え、発電デバイスは、流体により振動する振動部と、発電部とを備え、計測処理部は、振動部の振動を検出する振動検出部を備えており、発電部は、振動検出部により検出される振動に基づいて発電し、発電デバイスは、流体の圧力の変動値が所定の値以上の範囲に振動部が位置するように、渦発生体に設けられている。
【０００８】
かかる構成によれば、発電デバイスの振動部が、流体の圧力の変動値が所定の値以上の範囲に位置するように、発電デバイスが渦発生体に設けられていることで、発電デバイスの振動部の振動の検出を最適な位置で行うことが可能となる。よって、その最適な位置で検出された振動に基づいて発電することができ、発電効率を高めることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る渦流量計によれば、発電のために振動部の振動を抽出する適切な位置に発電デバイスが設置されていることで、エネルギーの損失を減らしつつ、発電効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る渦流量計を説明する正面図である。
【図２】図１に示したII線矢視方向側面図である。
【図３】図１に示した渦流量計の機能的構成を示すブロック図である。
【図４】図３に示した計測処理部の機能的構成を示すブロック図である。
【図５】図３に示した発電部の機能的構成を示すブロック図である。
【図６】図３に示した電源マネジメント部の機能的構成を示すブロック図である。
【図７】図２に示した渦発生体に発電デバイスが設置されている状態を示した図である。
【図８】図１に示した渦流量計の流速検出部及び振動検出部が検出した流速、振動部における振動の振動周波数とそれらに基づいて得られる発電量との相関関係を示す図である。
【図９】流体シミュレーションで求めた流体の圧力の圧力係数の分布を示した図である。
【図１０】図９に示した流体シミュレーションを基に、流管内の渦発生体回りに発生する渦による圧力変動分を圧力係数で示した結果で、発電デバイスの設置位置との関係を示した図である。
【図１１】図２に示した渦発生体に発電デバイスを設置した一例と異なる形状の発電デバイスの例を示した図である。
【図１２】本発明の第２実施形態における渦流量計を説明する概略斜視図である。
【図１３】本発明の第３実施形態における渦流量計を説明する概略斜視図である。
【図１４】本発明の第４実施形態における渦流量計を説明する概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、図面は模式的なものである。したがって、具体的な寸法などは以下の説明を照らし合わせて判断するべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。なお、以下の説明において、図面の上側を「上」、下側を「下」、左側を「左」、右側を「右」という。
【００１２】
［第１実施形態］
図１ないし図１０は、本発明の第１実施形態に係る渦流量計１Ａを示すためのものである。図１は、本発明の第１実施形態における渦流量計１Ａを説明する正面図であり、図２は、図１に示したII線矢視方向側面図である。図１および図２に示すように、渦流量計１Ａは、例えばガスなどの被測定流体（以下、単に「流体」という）が流通する流路２ａを形成する流体管２と、流体管２の上方にケース１８と、ハウジング１９と、表示部８と、流体管２とケース１８とを固定するための固定プレート１７を備えている。さらに、流体管２は、渦発生体３と、渦発生体３に設けられている発電デバイス４とを備えている。
【００１３】
流体管２は、短い円筒状の部材である。流体管２の両端には、図１に破線で示すように、流体を流通させる配管１００ａ、１００ｂが接続される。これにより、渦流量計１Ａは、図１に矢印Ａで示す方向に流体が流れる配管１００に設置される。
【００１４】
図１及び図２に示すように、ケース１８の上方には、ハウジング１９が取り付けられている。図示はしないが、ハウジング１９の内部には、後述するメモリ５および中央制御部６などが設けられている。ハウジング１９の開口部１９aには、測定した流体の流量などの各種情報を表示する表示部８が設けられている。
【００１５】
図３は図１に示した渦流量計１Ａの機能的構成を示すブロック図である。図３に示すように、渦流量計１Ａは、メモリ５と、中央制御部６と、入出力インターフェイス（Ｉ／Ｆ）７と、表示部８と、計測処理部１０と、電源マネジメント部１２と、渦発生体３と、発電デバイス４を備える。
【００１６】
渦発生体３は、流体管２の内径よりも長い柱状部材であり、流体管２内にその径方向に横断するように挿入されている。また、渦発生体３は、図１に示すように、固定プレート１７によって流体管２に固定されている。このように構成された渦発生体３は、流路２ａを流通する流体に渦を発生させる。
【００１７】
発電デバイス４は、振動部９と、発電部１１とを備える。発電デバイス４は、渦発生体３の表面を流体が流れることにより発生する渦により振動部９が振動し、その振動から得られる振動エネルギーに基づき発電部１１で発電する。
【００１８】
メモリ５は、例えば、不揮発性の記憶手段であり、流量の測定前にあらかじめ登録された情報や、流量の測定中に得られた情報などを記憶するためのものである。メモリ５に記憶される情報は、中央制御部６によって書き込まれ、又は、読み出される。
【００１９】
中央制御部６は、例えば、ＣＰＵなどによって構成され、各種の演算を行い、渦式流量計１の動作を制御する。具体的には、中央制御部６は、計測処理部１０により検出された振動部の振動周波数、流体の圧力、又は、流体の流量示す数字（文字）を表示部８に出力する。さらに、中央制御部６は、メモリ５に記憶された情報に基づいて、所定の文字（メッセージ）を表示部８に出力する。
【００２０】
入出力インターフェイス（Ｉ／Ｆ）７は、中央制御部６から入力される制御信号、データを電圧信号または電流信号に変換して渦流量計１Ａの外部に出力するためのものである。入出力インターフェイス（Ｉ／Ｆ）７は、出力端子を含み、当該出力端子に接続された外部機器、例えば、コントローラにアナログ信号を出力する。また、入出力インターフェイス（Ｉ／Ｆ）７は、外部機器から入力される制御信号、データを中央制御部６に出力する。
【００２１】
図４は、図３に示した計測処理部１０の機能的構成を示すブロック図である。計測処理部１０は、機能的に、振動検出部１０１と、圧力検出部１０２や、流速検出部１０３もしくは、温度検出部１０４とを備える。具体的には、振動検出部１０１は、流体による振動部９の振動を検出する。圧力検出部１０２は、流体の圧力を検出する。流速検出部１０３は、流体の流速を検出する。温度検出部１０４は、流体の温度を検出する。
【００２２】
なお、流体の圧力は、渦流量計１Ａの内部にある計測処理部１０の圧力検出部１０２で検出してもいいし、図示はしていないが、渦流量計１Ａの外部に存在するなんらかの圧力検出装置で検出してもいい。したがって、渦発生体３への発電デバイス４の最適な設置位置を決定するには、圧力検出部１０２で検出される配管１００ａ、１００ｂ内の流体の圧力（全圧）の変動値に基づいて決定することもできるし、渦流量計１Ａの外部に存在するなんらかの圧力検出装置で検出される流体の圧力（全圧）の変動値に基づいて決定することもできる。
【００２３】
また、予め設計時に流体の流れシミュレーション(３次元計算)で、流体の振動による圧力変動分を予測した上で、渦発生体３への発電デバイス４の最適な設置位置を決定してもよいし、圧力検出装置と併用し、その設置位置の補正を行っても構わない。
【００２４】
図５は、図３に示した発電部１１の機能的構成を示すブロック図である。発電部１１は、機能的に、圧電型発電部１１１と、電磁誘導型発電部１１２と、静電型若しくは静電誘導型発電部１１３とを備える。発電部１１は、図４に示した計測処理部１０の振動検出部１０１により検出される発電デバイス４の振動部９の振動に基づいて、発電し電力を得ることができる。
【００２５】
圧電型発電部１１１は、圧電特性を持つ材料で構成される発電手法が用いられ、材料の種類は特に限定されない。電磁誘導型発電部１１２は、コイル１４と磁石１３で構成される発電手法が用いられ、コイル１４の種類や形状及び磁石の種類や材料及び形状は特に限定されない。静電型若しくは静電誘導型発電部１１３は、電荷を蓄える若しくは蓄えたエレクトレット電極１５と電荷を取り出す集電電極１６として構成される発電手法が用いられ、電荷を蓄える材料や電極材の種類や形状は特に限定されない。なお、これらの発電部は、いずれか１つで構成されてもよいし、各発電方式を併用して構成をしても構わない。また、発電方法や手法及び原理に関しては限定されない。
【００２６】
図６は、図３に示した電源マネジメント部１２の機能的構成を示すブロック図である。電源マネジメント部１２は、電力供給部１２１と、二次電池蓄電部１２２と、一次電池電源供給部１２３と、固定電源部１２４とを備える。
【００２７】
電力供給部１２１は、二次電池蓄電部１２２、一次電池電源供給部１２３、及び、固定電源部１２４において、発電又は蓄電されている電力を、中央制御部６又は計測処理部１０に供給することができる。また、二次電池蓄電部１２２は、例えば、リチウムイオン二次電池などで構成されており、充電及び放電を行うことができる。さらに、一次電池電源供給部１２３は、例えば、マンガン乾電池などで構成されており、放電を行うことができる。またさらに、固定電源部１２４は、商業用電源などで構成されている。なお、電源マネジメント部１２の二次電池蓄電部１２２、一次電池電源供給部１２３、及び、固定電源部１２４はいずれか１つで構成されていてもよく、併用されて構成されてもよい。
【００２８】
図７は、図２に示した渦発生体３に発電デバイス４が設置されている状態を示した図である。図７に示すように、流体管２の流路２ａに配置された渦発生体３の左右それぞれの位置に発電デバイス４を設置する。渦発生体３の形状は、流体に渦を発生させる形状であれば、制約はない。
【００２９】
図７（ａ）では、一例として、断面形状が円形の渦発生体３を示しているが、図７（ｂ）では、断面形状が三角形の渦発生体３を示している。なお、渦発生体３の断面形状は四角形、その他の多角形などの形状であってもよく、さらに、流体管２の流路２ａ入口方向から見て、必ずしも直線上をしている必要はなく、リング形状等でもよい。
【００３０】
図８は、図１に示した渦流量計１Ａの流速検出部１０３及び振動検出部１０１が検出した流速Ｖ、振動部９における振動の振動周波数ｆｖとそれらに基づいて得られる発電量Ｐとの相関関係を示す図である。図８に示すように、流体の流速Ｖに従って、励起される振動周波数ｆｖは直線的に変化するため、この振動数をパルス信号として検出することで流量（あるいは流速）計として動作可能である。また、発生電力Ｐも流速Ｖに従った値が得られ、本発明の渦流量計１Ａの駆動および信号伝達、例えば、無線による信号の伝送といった用途の補助エネルギーとしても使用可能である。
【００３１】
ここで、図３に示す発電部１１で生じる発生電力Ｐを得るまでの過程を説明する。まず、渦振動周波数ｆｖはストローハル数Ｓｔという無次元数を用いて、数式１のように表せる。ストローハル数Ｓｔには一定の範囲が存在し、渦振動周波数ｆｖは流速Ｖ（ｍ／ｓ）と渦発生体３のサイズｄ（ｍ）の関数として導出される。
【数１】
2015040798.tif 000003
【００３２】
次に、流体管２の流路２ａの任意の箇所で発生する力Ｆは、数式２に示す流速Ｖに依存する無次元の圧力係数Ｃｐを用いることで算出できる。なお、Ｐｘは任意箇所の圧力（Ｐａ）、Ｐ０は流体入口の印加圧力（Ｐａ）、ρは流体の密度（ｋｇ／ｍ3）である。
【数２】
2015040798.tif 000004
【００３３】
次に、発電デバイス４の振動部９を片持ち梁状の振動子としてモデル化して説明する。振動子の振幅が最も大きくなるのは、共振周波数ｆｎの周期で振動したときである。共振周波数ｆｎは、数式３に示すように、振動子の長さＬ（ｍ）、振動子材料のヤング率Ｅ、振動子の厚さｔ（ｍ）、流体の密度ρ（ｋｇ／ｍ3）で表すことができる。
【数３】
2015040798.tif 000005
【００３４】
次に、共振時の片持ち梁形状振動子の最大変位ＺMAXは、片持ち梁の一般変位式と、数式３で示された共振周波数ｆｎとの関係から数式４が得られる。Ｆは振動子に掛かる力(Ｎ)で、ｍは、振動子の質量（ｋｇ）である。ζは振動子の減衰係数を表す。
【数４】
2015040798.tif 000006
【００３５】
次に、流体の中で片持ち振動子が最大変位ＺMAXを起こすために、渦振動周波数ｆｖと共振周波数ｆｎとの関係は数式５で示される。
【数５】
2015040798.tif 000007
【００３６】
ここで、数式５の条件を用いて、数式１〜３を数式４へ代入すると、片持ち梁形状の振動子の最大変位ＺMAXは数式６で表される。ｗは、振動子の幅（ｍ）である。
【数６】
2015040798.tif 000008
【００３７】
振動子を用いる場合、最大発生応力σMAXにより発生電力Ｐが最大になることが知られている。数式６と最大発生応力σMAXとの関係が数式７で示される。
【数７】
2015040798.tif 000009
【００３８】
発電デバイス４の一例として、圧電バイモルフの使用を仮定すると、発生電力Ｐは圧電基本式に従う。数式７の最大発生応力σMAXを圧電基本式に適用すると、圧電効果により発生する電荷量が把握可能となる。上記発生電荷量を持つ圧電バイモルフ素子の等価回路を考慮すると、発生電力Ｐの式として以下の数式８が導出される。ｄ31は圧電ひずみ定数、εは応力一定時の誘電率、Ｃは圧電体の静電容量（Ｆ）、ｔCは振動子又は圧電体の厚さ（ｍ）、ｋは電気機械結合定数を示しており、ａとｂはそれぞれ定数を示している。
【数８】
2015040798.tif 000010
【００３９】
数式８に示されているように、発生電力Ｐは流速Ｖと、振動子の変位Ｚ（Ｃｐ）の関数である。また、振動子の変位Ｚ（Ｃｐ）は流速Ｖとストローハル数Ｓｔによって定まる、渦振動で起きる流体内の圧力変動を示す圧力係数Ｃｐの関数である。
【００４０】
このように、流体の物理定数が発電量に直結しており、流体のエネルギーを発電に用いることが可能となる。よって、本発明の第１実施形態における渦流量計１Ａの計測処理部１０の振動検出部１０１により検出される発電デバイス４の振動部９の振動に基づいて、発電し電力を得ることができる。
【００４１】
図９は、流体シミュレーションで求めた流体の圧力の圧力係数の分布を示した図である。図９の上図に示すように、渦発生体３が置かれた流路２ａには、上記数式１に示したようにストローハル数（Ｓｔ）や流速（Ｖ）及び渦発生体サイズ（ｄ）から定まる振動数を持つ渦が発生する。
【００４２】
また、流路２ａには図９の下図に示すような圧力分布が形成される。そして、図９の上下図において、２本の点線で対応付けられている範囲は、圧力係数（Ｃｐ）の変動が大きい範囲であり、具体的には、図９の上図における渦発生体３の流れ後方周囲表面及び渦発生体３から下流方向に離れた領域である。特に、図９の下図に矢印で示した最大変動点（図９の下図において、「Ｚｍａｘ（Ｃｐ）」と示された位置）に対応する図９の上図における流路２ａの位置（図９の上図において、「Ｚｍａｘ（Ｃｐ）」と示された位置）が、最も圧力変動が大きい位置となる。
【００４３】
なお、上記でも述べたように、流体の圧力は、渦流量計１Ａの内部にある圧力検出部１０２で検出してもいいし、図示はしていないが、渦流量計１Ａの外部に存在するなんらかの圧力検出装置で検出してもいい。さらに、上記でも示したように、予め設計時に流体の流れシミュレーション(３次元計算)で、流体の振動による圧力変動分を予測した上で、渦発生体３への発電デバイス４の最適な設置位置を決定してもよいし、圧力検出装置と併用し、その設置位置の補正を行っても構わない。
【００４４】
図１０は、図９に示した流体シミュレーションを基に、流管内の渦発生体回りに発生する渦による圧力変動分を圧力係数で示した結果で、発電デバイス４の設置位置との関係を示した図である。
【００４５】
図１０（ａ）は、一例として、断面形状が円形の渦発生体３を流体管２の流路２ａ内に流体の流れ方向に対して垂直に配置した状態を示している。
【００４６】
また、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）に示した渦発生体３の断面部分を示しており、渦発生体３に発電デバイス４を設置した場合に、発電デバイス４の設置位置を流体の流れ上流側を０度、下流側を１８０度と設定している。
【００４７】
また、図１０（ｃ）は、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示された渦発生体３の側面に発電デバイス４を設置した場合に、発電デバイス４の設置位置とその設置位置に対応する流体シミュレーション結果である。ここで、発電デバイス４の振動部９の振動を抽出するのに適しているのは、図１０（ｃ）に示すように、流体の圧力の圧力係数の変化量が比較的大きい範囲内（閾値Ｘと閾値Ｙの範囲内）、すなわち、発電デバイス４をＷ１とＷ２の範囲内に設置した場合である。このような範囲内で渦発生体３に発電デバイス４を設置することで、最適に発電デバイス４の振動部９の振動を抽出することができ、効率的に電力を得ることが可能となる。
【００４８】
特に、発電デバイス４の振動部９の位置が、圧力検出部１０２により検出される流体の圧力の変動値が最大値となる位置に、発電デバイス４が設置されていると、エネルギーの損失を最大限減らしつつ、発電効率をさらに高めることができる。
【００４９】
なお、上記でも述べたように、流体の圧力は、渦流量計１Ａの内部にある圧力検出部１０２で検出してもいいし、図示はしていないが、渦流量計１Ａの外部に存在するなんらかの圧力検出装置で検出してもいい。さらに、上記でも示したように、予め設計時に流体の流れシミュレーション(３次元計算)で、流体の振動による圧力変動分を予測した上で、渦発生体３への発電デバイス４の最適な設置位置を決定してもよいし、圧力検出装置と併用し、その設置位置の補正を行っても構わない。
【００５０】
図１１は、図２に示した渦発生体３に発電デバイス４を設置した一例と異なる形状の発電デバイス４の変形例を示した図である。
【００５１】
図１１（ａ）の左図に示すように、流体管２の流路２ａ内に配置された渦発生体３に、流れに対する剥離点（図１１（ａ）の左図において、「Ａ」と示された点）近傍（図１１（ａ）の左図において、丸く点線で囲った部分）である左右それぞれの位置に発電デバイス４が設置される。そして、図１１（ａ）の左図の矢印で示すように、流体の流れにより各発電デバイス４は振動する。
【００５２】
ここで、発電時においては、各発電デバイス４の各振動部９の固有振動数（共振周波数）に合致するような構造とするのが最も発電効率が良くなる。そこで、図１１（ａ）の右図に示すように、渦発生体３に発電デバイス４を複数備え、複数の発電デバイス４のそれぞれの振動部９の少なくとも１つが、他の振動部９と異なる振動数で振動するように、渦発生体３に各発電デバイス４を複数設けて、台形形状に並べ、ある流速の範囲で異なる固有振動数をもつ発電デバイス４群を形成することもできる。よって、各発電デバイス４の各振動部９の固有振動数（共振周波数）に合致するような構造となり、最も発電効率が良くなる。
【００５３】
また、図１１（ｂ）の発電デバイスＡ〜Ｃには、異なる形状をもつ発電デバイス４の他の変形例が示されている。図１１（ｂ）の発電デバイスＡ〜Ｃが示すように、発電デバイス４の形状、サイズ、長さ又は厚さなどの異なる発電デバイス４を本実施形態に適応可能である。このように、渦発生体３に、複数の固有振動数をもつ振動部９の発電デバイス４を設けることができる。
【００５４】
なお、発電デバイス４の形状を三角形などの多角形とし発電デバイス４の振動支点以外にも適切に応力を発生させ発電を効率的に行う構造としてもよい。
【００５５】
さらに、発電デバイス４として圧電型の発電デバイスを例にとると、バルク形状、薄膜形状、材料としてセラミックス、有機物が適応可能であり、構造としては、モノモルフ、バイモルフなどが適応可能である。
【００５６】
一方で、図示はしていないが、発電デバイス４の振動部９の振動を制限する振動制限部をさらに備えることも可能である。流路２ａ内の流体の流速が速い場合や流体の圧力が大きいなどに、発電デバイス４の振動部９の振動の振幅が想定以上に大きくなり過ぎると、発電デバイス４自体が破損を生じる恐れがあるが、それを防ぐことができる。
【００５７】
［第２実施形態］
図１２は、本発明の第２実施形態における渦流量計１Ｂを説明する図である。具体的には、電磁誘導型の発電デバイス４の一例を示す。
【００５８】
図１２（ａ）に示すように、渦発生体３にコイル１４が設置され、発電デバイス４には磁石１３が設置されている。ここで、図１２（ａ）の破線矢印が示すように、流体の渦振動により発電デバイス４の振動部９が振動することに伴い、発電デバイス４に設置されている磁石１３も振動する。そして、流体により振動部９が振動することにより渦発生体３に設置されたコイル１４に誘導電流が発生し、その誘導電流が導線２０を介して、図３に示す発電部１１に導通されることで、発電部１１で発電することができる。
【００５９】
一方で、コイル１４と磁石１３の設置場所を逆にすることもできる。具体的には、図１２（ｂ）に示すように、渦発生体３に磁石１３が設置され、発電デバイス４にはコイル１４が設置される。ここで、図１２（ｂ）の破線矢印が示すように、流体の渦振動により発電デバイス４の振動部９が振動することに伴い、発電デバイス４に設置されているコイル１４も振動する。そして、流体により振動部９が振動することにより渦発生体３に設置されたコイル１４に誘導電流が発生し、その誘導電流が導線２０を介して、図３に示す発電部１１に導通されることで、発電部１１で発電することができる。なお、磁石１３は永久磁石だけでなく、磁性体薄膜でもよく、コイル１４は、他のインダクタなどでもよい。
【００６０】
［第３実施形態］
図１３は、本発明の第３実施形態における渦流量計１Ｃを説明する図である。具体的には、電磁誘導型の発電デバイス４の一例を示す。
【００６１】
図１３（ａ）（ｂ）に示すように、本実施形態では発電デバイス４の振動部９としてダイアフラム２１を採用し、このダイアフラム２１にはコイル１４が形成されている。さらに、このダイアフラム２１に対向する位置に凹型部材２２があり、この凹型部材２２内に磁石１３が設けられている。そして、図１３（ｃ）の矢印が示すように、流体によりダイアフラム２１が振動することにより、ダイアフラム２１に形成されたコイル１４に誘導電流が発生し、その誘導電流が導線２０を介して、図３に示す発電部１１に導通されることで、発電部１１で発電することができる。
【００６２】
図示はしていないが、逆に、ダイアフラム２１に磁石１３を形成し、このダイアフラム２１に対向する位置の凹型部材２２内にコイル１４を設ける。そして、流体によりダイアフラム２１が振動することにより、凹型部材２２内のコイル１４に誘導電流が発生し、その誘導電流が導線２０を介して、図３に示す発電部１１に導通されることで、発電部１１で発電することもできる。なお、磁石１３は永久磁石だけでなく、磁性体薄膜でもよく、コイル１４は、他のインダクタなどでもよい。
【００６３】
［第４実施形態］
図１４は、本発明の第４実施形態における渦流量計１Ｄを説明する図である。具体的には、静電誘導型の発電デバイス４の一例である。
【００６４】
図１４（ａ）（ｂ）に示すように、本実施形態では発電デバイス４の振動部９としてダイアフラム２１を採用し、このダイアフラム２１にはエレクトレット（ｅｌｅｃｔｒｅｔ）電極１５が設けられている。さらに、このダイアフラム２１に対向する位置に凹型部材２２があり、この凹型部材２２に集電電極１６が設けられている。
【００６５】
そして、図１４（ｂ）に示すように、流体によりダイアフラム２１が振動すると伴にエレクトレット（ｅｌｅｃｔｒｅｔ）電極１５の位置が上下に変動し、凹型部材２２に設けられた集電電極１６に静電電流が発生し、その静電電流が導線２０を介して、図３に示す発電部１１に導通されることで、発電部１１で発電することができる。
【００６６】
図示はしていないが、逆に、ダイアフラム２１に集電電極１６を設け、このダイアフラム２１に対向する位置の凹型部材２２にエレクトレット（ｅｌｅｃｔｒｅｔ）電極１５を設ける。そして、流体によりダイアフラム２１の振動と伴に集電電極１６の位置が上下に変動し、ダイアフラム２１に設けられた集電電極１６に静電電流が発生し、その静電電流が導線２０を介して、図３に示す発電部１１に導通されることで、発電部１１で発電することもできる。
【００６７】
なお、図１２又は図１３に示されたダイアフラム２１の形状は円形状でもよく、四角形状の多角形でもよい。
【００６８】
なお、前述の各実施形態の構成は、組み合わせたりあるいは一部の構成部分を入れ替えたりしたりしてもよい。また、本発明の構成は前述の実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加えてもよい。
【符号の説明】
【００６９】
１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ…渦流量計
２…流体管
２ａ…流路
３…渦発生体
４…発電デバイス
５…メモリ
６…中央制御部
７…入出力インターフェイス（Ｉ／Ｆ）
８…表示部
９…振動部
１０…計測処理部
１１…発電部
１２…電源マネジメント部
１３…磁石
１４…コイル
１５…エレクトレット（ｅｌｅｃｔｒｅｔ）電極
１６…集電電極
１７…固定プレート
１８…ケース
１９…ハウジング
１９ａ…ハウジングの開口部
２０…導線
２１…ダイアフラム
２２…凹型部材
１００ａ、１００ｂ…配管
１０１…振動検出部
１０２…圧力検出部
１０３…流速検出部
１０４…温度検出部
１１１…圧電型発電部
１１２…電磁誘導型発電部
１１３…静電型若しくは静電誘導型発電部
１２１…電力供給部
１２２…二次電池蓄電部
１２３…一次電池電源供給部
１２４…固定電源部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１１】
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