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渦 流 量 計

第5回（有）計装プラザ 代表取締役

1．名前の由来

木枯しにヒューヒューと鳴る電佐 鳥
さとり聡 夫とし生体の断面形状は、渦の剥離する場所を一定にするため、図 2 に示すような台形がよく用いられます。

お5）圧損が少ない

渦発生体による圧損は、オリフィスによる圧損より小さい値です。

6）パルス信号が直接得られる線。冬の風物詩ですね。ところで、渦の検出方法は、渦によって生じなぜ電線が鳴るかご存じですか。

る力を圧電素子か半導体歪ゲージ

渦の数を数えているため、流量積

これは図 1 に示すように、電線の後で電気信号に変えるのが一般的で算に便利なパルス信号が直接得られろに空気の渦が発生し、これが音す。そのほか、サーミスタ式、静電ます。瞬時流量（アナログ信号）からとなって聞こえるのです。

容量式、超音波式などがあります。

パルス信号を作り出す方式と違っ電線に限らず、流れの中にそれを横切るように柱状の物体（渦発生体）

流れ 渦発生体カルマン渦列差圧式流量計、超音波流量計と渦が剥離し、下流側に規則正しい渦列が発生します。そして、その発生

図2

頻度（周波数）は流速と物体の形状・まります。この現象を理論的に解明した研究者の名にちなみ、この渦列をカルマン渦（列）と呼びます（図1）。
カルマン渦には、高い煙突や潜水では、短所はどうでしょうか。

1）直管部が必要を置くと、その両側縁部から交互に寸法（主として断面の幅）によって決て、余計な変換誤差が生じません。

渦発生体断面形状

3．渦流量計の特性

渦流量計の長所は次のような点です。

1）構造が簡単で堅牢同様、流量計の上流側に口径の 10倍、下流側に 5 倍程度、配管状況によってはさらに長い直管部を必要とします（詳細は私の運営する計装プラザ KWWSZZZNVSO]LQIR㩷㩷㩷ෳ照）。

2）振動に弱い

機械的可動部がなく、定期点検

流量計には、様々な外部振動が配があり、どうやってこの影響を減らが不要です。渦発生体は磨耗しに管を通して伝わってきますが、渦検すかがまず問題でした。ところが、くい形状です。

出素子がこの振動を拾い、偽の流量艦の潜望鏡を揺らしたりする悪影響

この現象を積極的に利用した流量計

2）精度がよい信号を出力することがあります。最#####"""""@@@@@;;;;;
が、70 年代に実用化されました。
風電線

カルマン渦

（10mm 以下の小口径を除き）指示値の 1 ％が一般的で、流量が下がっても、積算流量精度は低下しません。

図1 カルマン渦の発生
2．動作原理カルマン渦の周波数は流速に比3）流量範囲が広い

近の製品では改良が進み、振動の影響を受けにくくなりました。

3）脈動流の影響

プランジャーポンプやダイアフ

ラムポンプは、流速が周期的に変精度を保証する最大最小流量比わる脈動流を作り出します。脈動が、液体の場合で 10：1 から 15：1と渦の発生周波数が近いと、両者程度あります。

4）多種類の流体に適合が同期してしまうことがあります。
脈動流は容積式流量計や渦流量計

液体、気体、蒸気と多種類の流体の出口にも生じますから、これら生体を置き、発生する渦を数えれが測れます（ただし、超音波渦検出のすぐ下流側に設置するのは避け

ば流量が分かります。実際の渦発方式の場合は液体専用）。てください。

例しますから、パイプの中に渦発

2MS TODAY 2001 年 11 月号

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4）高粘度流体に不適つかご紹介します。

流体の粘度が高くなると、精度を保証できる下限流量が上がりま

1）高温流体の測定400℃の高温で使える製品があり、す。下限流量以下でも信号は出ま

過熱蒸気も測れます。オリフィスをすが、これにも限界があり、限界を使った差圧式流量計より測れる流量超えると信号が消えます（詳細は計範囲が広いため、季節により流量が装プラザ 参照）。

大きく変わる蒸気配管の流量測定に

5）低流量で信号が消えるは好適です。またオリフィスの場合

前項の問題と関連しますが、流量がある値以下に下がると信号がのように、導圧管内部に凝縮水を満たす必要もありません。

出なくなります。出力が急にゼロ

熱エネルギーを運ぶ熱媒油は常温になるので、システム設計の際注で高い粘度を示しますが、運転時の意が必要です。

粘度は大幅に下がるため、渦流量計4．応が使えます。同様にして溶融プラス用 例

チックを測った例もあります。

いろいろ短所を挙げましたが、著 者 紹 介2）スラリーの測定

佐 鳥 聡 夫（有）計装プラザ 代表取締役／
技術士（機械、電気・電子部門）
E-mail : satori@ksplz.info

TEL/FAX : 03-6809-8622

センサとフィールド機器専門のポータルサイト「計装プラザ」を運営中
URL : http://www.ksplz.info/

らずでエッジが磨耗しました。このスラリーは非導電性であるため、ス弱点を避ければ渦流量計は素晴ら渦発生体から渦が剥離する部分のラリー計測に標準的に用いられる電しい能力を発揮します。150mm 以エッジは、オリフィスのエッジと同磁流量計は使えません。そこで、渦下の口径であれば、比較的安価で、様にシャープに保つ必要がありま流量計を毎年交換するのが、最も経何でも測れる汎用流量計としてのす。しかし、オリフィスより流れの済的な方法であると決めたそうです。

条件を満たしています。シンプル

絞り具合が緩やかで、磨耗しにくいな構造であるため取付けが簡単でといえます。したがって濃度の低いあり、一旦うまく動き出せば後はスラリーであれば測定可能です。

量の積算によく使われます。流量あるユーザーが磨耗性のスラリー計の出力パルスに対応する流量値に渦流量計を試用したところ、1 年足は、流量計 1 台ごとに異なり、また放っておいてかまいません。
以下、渦流量計の応用例をいく
パルス信号

信号変換器
形式：PDU、JPRD

カウンタ3）信号変換器との組合せ

渦流量計は精度がよいので、流一般に整数値にはなっていません。
そこで、1 パルス当たり 100L など

パルス分周積算流量になるように、分周器で調整しま

パルス／アナログ

瞬時流量す
（図 3）
。瞬時流量を表示するには#####"""""@@@@@;;;;;
信号変換器
形式：JPA、JPAD

渦流量計

図3

アナログメータ

パルス信号システム構成例（信号変換器の形式はエム・システム技研
M・UNIT シリーズの例）
信号変換器
形式：JAPD、APU、AP

DC4〜20mA

アナログ／パルス

カウンタ

積算流量

アナログメータ
瞬時流量または渦流量計（パルスアナログ変換器内蔵形）

図4

パネルメータ
瞬時流量（警報出力も可能）
43、44、48、49シリーズ

アナログ信号システム構成例（機器の形式はエム・システム技研製品の例）

Vol. 10 No. 11

パルスアナログ変換器を用います。
渦流量計の信号は本来パルスです。しかし、2 線式 DC4 〜 20mA 伝送システムが普及しているため、流量計内部でパルスを D C 4 〜20mA 信号に変えて送り出すことが多いのです。この流量信号をカウンタを使って積算表示するには、電流パルス変換器でパルス信号に再変換します。瞬時流量（アナログ信号）
はパネルメータで表示するのが便利です（図 4）。

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