JP2019113342A

JP2019113342A - 超音波流量計

Info

Publication number: JP2019113342A
Application number: JP2017245117A
Authority: JP
Inventors: 倫之小林; Noriyuki Kobayashi; 光内藤; Hikaru Naito
Original assignee: Azbil Kimmon Co Ltd
Current assignee: Azbil Kimmon Co Ltd
Priority date: 2017-12-21
Filing date: 2017-12-21
Publication date: 2019-07-11

Abstract

【課題】多層流路の各層に流入する流体を均等にするとともに、当該多層流路に流入する流体の流れを安定させ、当該多層流路における圧力損失を低減させる超音波流量計を提供する。【解決手段】複数の仕切板によって分割された複数の分割流路からなる多層流路１１と、多層流路１１に配置された１対の超音波送受信部１３１と、多層流路１１に配置され、超音波送受信部１３１による超音波の伝搬時間に基づいて多層流路１１を流れる流体の流量を検出する流量検出部と、多層流路１１の上流側に設けられた接続流路１２１、および、当該接続流路１２１の上流側に設けられ、流体が流入する円筒形状の入口部１２３を有し当該入口部１２３側に拡径するラッパ状の拡径流路１２２からなる助走流路１２とを備えた。【選択図】図１

Description

この発明は、超音波を利用して流体の流量を計測する超音波流量計に関するものである。

従来、超音波式の流量計において、断面長方形をなす矩形の流路を仕切板によって複数の流路に分割構成した多層流路の少なくとも上流側に、当該多層流路に至る流体を整流する助走流路を設ける技術が知られている（特許文献１参照）。助走流路は、断面長方形の矩形状であって、流路とともにＵ時形状をなす少なくとも上流室に、先端を突出状態で設けられ、助走流路によって、多層流路の各層に流体が均等に流入するようにしている。

特開２００４−１３２９２８号公報

しかしながら、特許文献１に開示されているような従来の流量計においては、助走流路の周辺から多層流路に流入する流体の流れが、当該助走流路において急変動するために、流体の剥離が発生し、圧力損失の増加につながるという課題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、多層流路の各層に流入する流体を均等にするとともに、当該多層流路に流入する流体の流れを安定させ、当該多層流路における圧力損失を低減させる超音波流量計を提供することを目的とする。

この発明に係る超音波流量計は、複数の仕切板によって分割された複数の分割流路からなる多層流路と、多層流路に配置された１対の超音波送受信部と、多層流路に配置され、超音波送受信部による超音波の伝搬時間に基づいて多層流路を流れる流体の流量を検出する流量検出部と、多層流路の上流側に設けられた接続流路、および、当該接続流路の上流側に設けられ、流体が流入する円筒形状の入口部を有し当該入口部側に拡径するラッパ状の拡径流路からなる助走流路とを備えたものである。

この発明によれば、多層流路の各層に流入する流体を均等にするとともに、当該多層流路に流入する流体の流れを安定させ、当該多層流路における圧力損失を低減させることができる。

実施の形態１に係る流量計の概略を説明するための図であって、図１Ａは、流量計の外観斜視図であり、図１Ｂは、流量計の上面図であり、図１Ｃは、流量計の側面図であり、図１Ｄは、流量計を上流側または下流側からみた図であり、図１Ｅは、図１ＢのＡ−Ａ’断面図である。実施の形態１において、助走流路の長さについて説明するための図であって、図２Ａは、多層流路の断面形状を示す図であり、図２Ｂは、助走流路における接続流路の長さ、および、拡径流路の長さを示す図である。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る超音波流量計１の概略を説明するための図である。図１Ａは、超音波流量計１の外観斜視図であり、図１Ｂは、超音波流量計１の上面図であり、図１Ｃは、超音波流量計１の側面図であり、図１Ｄは、超音波流量計１を上流側または下流側からみた図であり、図１Ｅは、図１ＢのＡ−Ａ’断面図である。
なお、図１において、流体の流れを、矢印で示している。

図１に示すように、超音波流量計１は、流路ブロック１００と、センサブロック１３とで構成される。流路ブロック１００は、多層流路１１と助走流路１２を備える。センサブロック１３は、多層流路１１に配置され、超音波送受信部１３１と流量検出部（図示省略）を備える。
多層流路１１は、断面長方形をなす矩形の流路が、短辺対向方向に流路を仕切る複数の仕切板１１ａによって複数の分割流路に分割されて構成される（図１Ｄ参照）。
実施の形態１では、一例として、図１Ｄに示すように、多層流路１１は、６層構造としているが、これに限らず、多層流路１１は、複数の仕切板１１ａによって複数に分割された流路の層を有するようになっていればよい。

多層流路１１の上流側および下流側には、助走流路１２が設けられる。
助走流路１２は、接続流路１２１と拡径流路１２２とからなり、被計測流体が流れる配管（図示省略）から多層流路１１に流入する流体を整流する。
接続流路１２１は、多層流路１１の上流側に設けられ、多層流路１１と繋がっている。すなわち、接続流路１２１は、多層流路１１と同じ形状の断面長方形をなす矩形の流路である。
拡径流路１２２は、接続流路１２１の上流側に設けられ、流体が流入する円筒形状の入口部１２３を有し、当該入口部１２３側に拡径するラッパ形状をなす。
なお、実施の形態１において、円筒形状とは、厳密な円筒の形状を有することを必要とせず、略円筒形状であることを含む。
流路ブロック１００は、拡径流路１２２の入口部１２３において、流量測定管と接続される。

ここで、助走流路１２の長さについて説明する。
図２は、実施の形態１において、助走流路１２の長さについて説明するための図である。図２Ａは、多層流路１１の断面形状を示す図であり、図２Ｂは、助走流路１２における接続流路１２１の長さ、および、拡径流路１２２の長さを示す図である。
助走流路１２において、接続流路１２１の長さは、多層流路１１の断面の矩形の短辺以上とする。すなわち、接続流路１２１の拡径流路１２２側の端部から、当該接続流路１２１の多層流路１１側の端部までの長さは、多層流路１１の断面の矩形の短辺以上とする。
また、助走流路１２の長さは、拡径流路１２２の入口部１２３の内径以上とする。すなわち、接続流路１２１の多層流路１１側の端部から、拡径流路１２２の入口部１２３側の端部までの長さは、拡径流路１２２の入口部１２３の内径以上とする。

具体的には、図２Ｂに示すように、多層流路１１の断面矩形における短辺をＳとし、長辺をＬとすると、接続流路１２１の長さはＳ以上とする。
また、図２Ａに示すように、拡径流路１２２の入口部１２３の内径をＤとすると、助走流路１２の長さはＤ以上とする。

図１を用いた説明に戻る。
１対の超音波送受信部１３１は、それぞれ、超音波信号を送受する。
流量計測部は、１対の超音波送受信部１３１から送受された超音波の伝搬時間に基づいて多層流路１１を流れる流体の流量を検出する。
１対の超音波送受信部１３１から送受された超音波の伝搬時間に基づく流体の流量の検出方法は、既知の流量検出方法でよいため、具体的な説明は省略する。

このように、実施の形態１に係る超音波流量計１は、流体の流れる方向に当該助走流路１２が設けられることで、流体の流れがスムーズになり、流体が、多層流路１１の各分割流路に均等に分かれて流入することができる。
また、上述したような従来の流量計では、Ｕ字状の流路を流れる被計測流体が、矩形形状の助走流路および多層流路に流入するようになっていたため、流体の流れが急変動し、剥離が発生するようになっていた。これにより、多層流路における圧力損失の増加につながり、精度よく流量を計測することができなくなっていた。
これに対し、実施の形態１に係る超音波流量計１は、配管から流入する流体を、円筒形状の入口部１２３で受けるようにしたことで、流体の流れが安定し、圧力損失を低減することができる。その結果、多層流路１１において、より精度よく、被計測流体の流量を計測することができる。

また、以上の説明では、多層流路１１の上流側および下流側は、対称な形状としている。そのため、脈動流が発生して流体が逆流した場合でも、逆流していない場合と同様に、助走流路１２において流入する流体を整流するとともに、多層流路１１に流入する流体の流れを安定させるようにすることができる。
しかしながら、流体の逆流が起こり得ない場合は、下流側の助走流路１２は備えないようにしてもよい。

以上のように、実施の形態１によれば、超音波流量計１を、複数の仕切板によって分割された複数の分割流路からなる多層流路１１と、多層流路１１に配置された１対の超音波送受信部１３１と、多層流路１１に配置され、超音波送受信部１３１による超音波の伝搬時間に基づいて多層流路１１を流れる流体の流量を検出する流量検出部と、多層流路１１の上流側に設けられた接続流路１２１、および、当該接続流路１２１の上流側に設けられ、流体が流入する円筒形状の入口部１２３を有し当該入口部１２３側に拡径するラッパ状の拡径流路１２２からなる助走流路１２とを備えるように構成した。そのため、多層流路の各層に流入する流体を均等にするとともに、当該多層流路に流入する流体の流れを安定させ、当該多層流路における圧力損失を低減させることができる。その結果、多層流路１１において、より精度よく、流体の流量を計測することができる。

なお、本願発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。

１超音波流量計
１１多層流路
１１ａ仕切板
１２助走流路
１３センサブロック
１２１接続流路
１２２拡径流路
１２３入口部
１３１超音波送受信部

Claims

複数の仕切板によって分割された複数の分割流路からなる多層流路と、
前記多層流路に配置された１対の超音波送受信部と、
前記多層流路に配置され、前記超音波送受信部による超音波の伝搬時間に基づいて前記多層流路を流れる流体の流量を検出する流量検出部と、
前記多層流路の上流側に設けられた接続流路、および、当該接続流路の上流側に設けられ、前記流体が流入する円筒形状の入口部を有し当該入口部側に拡径するラッパ状の拡径流路からなる助走流路
とを備えた超音波流量計。
前記多層流路および前記接続流路の断面は矩形の形状を有し、
前記助走流路において、
前記接続流路の前記拡径流路側の端部から、前記接続流路の前記多層流路側の端部までの長さは、前記矩形の短辺以上であり、
前記接続流路の前記多層流路側の端部から、前記拡径流路の前記入口部側の端部までの長さは、前記入口部の内径以上である
ことを特徴とする請求項１記載の超音波流量計。