JP3689987B2 - 超音波式流量計 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流量の計測を行う超音波式流量計に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の計測装置として、図１１に示すように、流れに直交する方向の断面が矩形の流体流路１の一部に超音波振動子２と３を対向するように配置し、超音波振動子２から発した超音波を超音波振動子３で検出するまでの時間を計測し、この時間から流体の速度を演算して流量を算出する流量計があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の流量計では、矩形の断面形状により流路での流体の流速分布をできるだけ二次元的に形成して測定精度の向上を図っていたが、アスペクト比（長辺長さＨ０／短辺長さＷ０）を大きくして偏平化し、且つ流路長さを大きくするには加工上の制約があり、さらにこのアスペクト比の大きな矩形流路による高測定精度化と被測定流体の流動を制御する制御弁を組込んだ流量計のコンパクト化を両立できないという課題を有していた。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために、矩形断面を有する測定路の上流側および下流側に導入路と導出路を設けてＵ字体とし、このＵ字体の導入路の外側に開閉体を収納する流量制御室を設け、測定路の上流側および下流側に対向して超音波振動子を配置したものである。
【０００５】
上記発明によれば、測定路の断面アスペクト比および流路長さをそれぞれ大きく設定した上でコンパクトに構成できるため、測定精度が高く小型コンパクトな流量計を低コストで実現できる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明は、矩形断面を有する測定路と、前記測定路の上流側に設けた導入路と、前記測定路の下流側に設けた導出路と、前記導入路に流入する被測定流体を制御する開閉体と、前記導入路に連通され前記開閉体を設けた流量制御室と、前記流量制御室の上流側に設けた入口部と、前記導出路の下流側に設けた出口部と、前記測定路の上流側および下流側に対向して設けた超音波振動子と、前記超音波振動子からの信号を基に流量を算出する流量演算部とを備え、前記導入路、前記測定路、前記導出路をＵ字状に形成したＵ字体を有するものである。そして、測定部での被測定流体は、上流側および下流側に設けた導入路と導出路により流れが安定化されるとともに矩形断面の大きなアスペクト比により流れ状態の二次元性が高められ、さらに超音波振動子が測定部の上流側および下流側に設けられて超音波が測定路を伝播する距離を長く設定できるので流れによる超音波の伝達時間変化が大きくなり、流れ状態の改善および超音波の伝播時間の解析精度の両面で測定精度を向上できる。また、導入路、測定路、導出路をＵ字状に形成したＵ字体の外側から開閉体を収める流量制御室を設けるとともに超音波振動子を測定路の上流側および下流側に設けることで、上流側の超音波振動子と開閉体の配置の干渉をなくして測定路の流れ方向側（図１の左右方向）の長さとＵ字状の奥行き方向（図１の紙面方向）の長さをそれぞれ短縮して流量計の小型化を実現できる。また、流量制御室の開閉体を取付ける穴および導入路に連通する穴は外側から容易に加工可能のため低コスト化ができる。
【０００７】
また、対向する超音波振動子は測定路の被測定流体の流れを横切るように流れ方向に対して所定の角度を設けて配置したものである。そして、超音波振動子から出される超音波は、測定路を貫流する被測定流体に対して流れに直交する断面すなわち矩形断面の長辺方向にわたって流速の測定を行うため、アスペクト比を大きくした矩形断面により二次元性を高められた流れ状態に対してさらに矩形断面の長辺方向に平均化して流速を計るため、より高精度の流量測定ができる。また、上流側の超音波振動子と開閉体の配置上の干渉がより一層避け易くなるため、流量計のより一層の小型化ができる。
【０００８】
また、入口部、流量制御室、導入路、測定路、導出路、出口部を一体成形したものである。そして、上記各部の一体成形により部品点数の削減と加工および組立時間の低減により低コスト化が実現できる。また、一体成形により被測定流体の流路が高強度に構成され流量測定部の形状安定性が確保できるため、流量計の耐久性および信頼性を向上できる。
【０００９】
また、入口部、出口部を機械的に固定する接続体と、この接続体とＵ字体との間で形成した空間部と、この空間部に流量演算部を収納したものである。そして、外部との接続口である入口部および出口部を接続体で固定しているので流量計の高強度化により信頼性が向上できる。また、接続体とＵ字体との間で形成した空間部に流量演算部を収納することで流量計をより小型化できる。また流量演算部は接続体とＵ字体により必然的に４面を金属材料で囲うことができ、残りの２面を囲うだけで流量演算部はその全面を外部からの電波などの外乱から遮蔽でき、低コストで信頼性を向上することができる。
【００１０】
また、無線送受信手段と、この無線送受信手段とＵ字体を覆う電波透過性材料で構成した筐体を備えたものである。そして、Ｕ字体により流量計の強度が確保できるため、筐体は強度部材と考えなくて良く合成樹脂などの電波透過性材料にして無線送受信手段を筐体の外部に別設することなく内蔵でき、流量計の小型化と低コスト化ができる。
【００１１】
また、超音波振動子の少なくとも上流側には被測定流体中の水分を凝縮液化させる凝縮促進部を設けたものである。そして、被測定流体中の水分は凝縮促進部で凝縮液化されて低減されるため超音波振動子への水分の結露付着が防止され、超音波振動子への水分の付着による超音波の受送信機能の劣化を防止して測定機能の確保および測定精度の確保に対する信頼性を高めることができる。
【００１２】
また、凝縮促進部は、接続体の外表面にフィンを設けて構成したものである。そして、流量計の外部に接する外表面積が広い接続体にさらに表面積を拡大するフィンを設けるため、このフィンに熱的に対向する流量計内の流路が外気温度により十分冷やされて被測定流体内の湿度が高い場合は水分の凝縮が確実にでき、信頼性をより一層向上できる。また、接続体の外表面積が広いためフィンを設置する位置は加工し易い場所に任意に設定でき加工性を向上できる。さらにフィンを接続体の補強部として併用できるため、流量計の耐久性を向上できる。
【００１３】
また、少なくとも測定路には断熱材を設けたものである。そして、断熱材により測定路が外気温度により他の部分より速く冷却されるのを防止して超音波振動子への結露をなくし、流量測定の信頼性をより一層向上できる。
【００１４】
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。
【００１５】
（実施例１）
図１は本発明の実施例１の超音波式流量計の縦断面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図である。図１、図２において、４は被測定流体の流れ方向に対して直交する断面が長辺を流路幅Ｗ、短辺を流路高さＨの矩形形状とした測定路であり、５は測定路４の上流側でかつ矩形断面の流路高さＨの方向に設けた導入路であり、６は測定路４の下流側でかつ導入路５と同じ側に設けた導出路であり、導入路５および導出路６はそれぞれ測定路４の断面形状に近い寸法形状である。７は導入路５に開閉制御口８を介して連通され導出路６と反対側に位置するように配置した流量制御室である。９は流量制御室７に設けた開閉体であり、開閉制御口８を開閉する弁部９ａと弁部９ａを駆動する駆動部９ｂを有し、被測定流体が導入路５へ流入する量を制御するものである。１０は流量制御室７の上流側に設け流量制御室７に連通する入口部であり、その外周部にはねじ等の連結手段１０ａが設けられている。１１は導出路６の下流側に設けた出口部であり、その外周部にはねじ等の連結手段１１ａが設けられている。１２は導入路５、測定路４、導出路６をＵ字状に形成したＵ字体であり、測定路４を上方に配置し下方に導入路５および導出路６を延ばした逆Ｕ字の形をしている。１３は測定路４の上流側および下流側に対向して設けた超音波振動子であり、１４は超音波振動子１３からの信号を基に流量を算出する流量演算部である。流量演算部１４は超音波振動子１３に対する信号発生・処理部１５ａ、演算部１５ｂおよび開閉体９を動作させる開閉制御部１６を備えている。
【００１６】
次に動作を説明する。まず、流量計の利用開始にあたり開閉制御部１６により開閉体９の駆動部９ｂを駆動して弁部９ａを開閉制御口８から開放（図１の状態）する。被測定流体は入口部１０より流入し流量制御室７に入り、開閉制御口８を経て導入路５へ流入する。測定路４の断面に近い形状・寸法に設定された導入路５に流入した流れはその流れ状態を安定させて測定路４に流入する。測定路４では流路幅Ｗに対して流路高さＨを十分小さく設定したアスペクト比の大きな断面形状により、流路断面での流れ状態の二次元性が確保される。測定路４を出た流れは導出路６を経て出口部１１より流出する。導出路６は測定路４の断面に近い形状・寸法に設定されているため、測定路４の下流端での流れは上記二次元性が確保される。すなわち測定路４の流れ方向の全域にわたって流れ状態の二次元性が確保される。
【００１７】
次に、測定路４での流量の測定は信号発生・処理部１５ａの作用により対向配置された一対の超音波振動子１３間で超音波の送受が行なわれる。このとき流量演算部１４では、一対の超音波振動子１３間で計測される信号を信号発生・処理部１５ａで処理し、さらに演算部１５ｂにおいて被測定流体の流速に応じた超音波の伝播時間より流速が計算される。この流速と測定路４の断面積に基づいて流量が算出される。この流量計測値に基づき被測定流体の流量が過大など異常と見なすことができる場合などでは、開閉制御部１６により開閉体９を駆動して弁部９ｂを開閉制御口８に当接させて被測定流体の流れを停止（図示せず）させる。
【００１８】
このように、一対の超音波振動子１３間の流れをよぎる距離を測定路４に対して最大限に長く設定できるため、超音波の伝播時間の変化を確実に検出でき、高精度の測定ができる。また、被測定流体は測定路４の全域で流れ状態の二次元性が高められ、さらに一対の超音波振動子１３が測定路４の上流側および下流側に設けられて超音波が測定路４を伝播する距離を長く設定できるので、流れ状態の改善および超音波の伝播の両面で測定精度を向上できる。また、導入路５、測定路４、導出路６をＵ字状に形成したＵ字体１２の外側から開閉体９を収める流量制御室７を設けるとともに一対の超音波振動子１３を測定路４の上流側および下流側に設けることで、上流側の超音波振動子１３と開閉体９の配置の干渉をなくして測定路４の流れ方向側の長さＬとＵ字状の奥行き方向（図１の紙面方向）の長さをそれぞれ短縮して流量計の小型化を実現できる。また、流量制御室７の開閉体９を取付ける穴および導入路５に連通する開閉制御口８は外側から容易に加工可能のため低コスト化ができる。
【００１９】
（実施例２）
図３は本発明の実施例２の超音波式流量計の測定路４を示し、図１のＢ−Ｂ線で切断した場合に相当する断面図である。図３において、一対の超音波振動子１３は測定路４の上流側および下流側に互いに対向するように設けたもので、測定路４の被測定流体の流れ方向全域にわたり測定可能とするとともに流路幅Ｗの方向に被測定流体の流れを横切るように流れ方向（矢印Ｃ）に対して所定の角度θを設けて配置されている。
【００２０】
従って、一方の超音波振動子１３から発信された超音波は、測定路４を貫流する被測定流体に対して流れに直交する断面すなわち矩形断面の長辺方向である流路幅Ｗにわたって流れを横切って他方の超音波振動子１３で受信される。ここで測定路４での流れ状態はアスペクト比を大きくした矩形断面により二次元性を高められることと、さらに矩形断面の長辺方向である流路幅Ｗにわたり平均の流速を計ることのため、より一層の高精度の流量測定ができる。また、上流側の超音波振動子１３と開閉体９は偏心して配置されるため、配置上の干渉がより一層避け易くなり、流量計の外形寸法に影響する高さ寸法Ｙ（図１に示す）を小さくして流量計の小型化ができる。また、一対の超音波振動子１３を測定路４の上流側および下流側の端面に配置することにより、一対の超音波振動子１３は流路幅Ｗの方向への飛び出し量が低減でき、流量計の外形寸法に影響する奥行き寸法Ｄを小さくできる。従って、流量計のより一層の小型化ができる。
【００２１】
（実施例３）
図４は本発明の実施例３の超音波式流量計の流路体の分解斜視図である。図４において、１７は入口部１０と、流量制御室７、導入路５、測定路４、導出路６からなるＵ字体１２と、出口部１１とを金属材料で一体成形した流路体である。１８は流路体１７の流量制御室７の一面に設けた第一開口部、１９はＵ字体１２の一面に設けた第二開口部であり、第一開口部１８および第二開口部１９は同一面側に設けられている。２０は第一開口部１８および第二開口部１９を封止する封止体であり、封止体２０はパッキン材（図示せず）あるいはシール剤（図示せず）を介して流路体１７に取付けられる。
【００２２】
このように、一体成形により被測定流体の流路である流路体１７が高強度に構成されるため、測定部の歪みあるいは外力による変形などを防止して測定部の形状安定性が確保でき、流量計の耐久性および信頼性を向上できる。
【００２３】
また、各部の一体成形により部品点数が削減でき、加工時間および組立時間などの低減により低コスト化が実現できる。
【００２４】
（実施例４）
図５は本発明の実施例４の超音波式流量計の縦断面図、図６は同流量計の流路体の分解斜視図である。図５において、２１は入口部１０と出口部１１を機械的に接続し固定する接続体であり、ここでは接続体２１は入口部１０と出口部１１を金属材料で一体成形している。２２は接続体２１とＵ字体１２により囲まれて形成される空間部であり、流量演算部１４はこの空間部２２に収納されている。
【００２５】
図６において、２３は一体成形した流路体１７の第一開口部１８および第二開口部１９を封止するとともに空間部２２の一面を封鎖する金属材料で形成した第一封止体であり、２４は空間部２２の他面を封鎖する金属材料で形成した第二封止体である。
【００２６】
このように、外部との接続口である入口部１０および出口部１１を接続体２１で固定しているので、流量計を外部の配管などに取付ける時など大きな外力を加えても、高強度化された接続体２１により測定路４を有するＵ字体１２の変形を防止でき取付時の施工性および計測精度の信頼性が向上できる。また、接続体２１とＵ字体１２との間で形成した空間部２２に流量演算部１４を収納することでスペースの有効活用を図り流量計をより小型化できる。また流量演算部１４は接続体２１とＵ字体１２により必然的に４面を金属材料で囲うことができ、残りの２面を第一および第二封止体２３、２４で囲うだけで流量演算部１４はその全周面を外部からの電波などの外乱から遮蔽できる。特に第一封止体２３は流路体１７の封止体と兼用でき、外乱からの遮蔽構成の低コスト化と外乱の影響をなくして計測精度の信頼性を向上することができる。
【００２７】
（実施例５）
図７は本発明の実施例５の超音波式流量計の縦断面図である。図７において、２５は計測値、異常発生あるいは流量計への動作命令などを離れた場所に設けた外部ユニット２６と無線により送受信する無線送受信手段である。無線送受信手段２５は無線送受信手段本体２５ａと無線送受信手段アンテナ２５ｂを備え、外部ユニット２６は外部ユニット本体２６ａと外部アンテナ２６ｂを備えている。２７は無線送受信手段２５とＵ字体１２を覆う筐体である。この筐体２７は合成樹脂などの電波透過性材料で構成されるもので、無線送受信手段２５とＵ字体１２の他に開閉体９、一対の超音波振動子１３、流量演算部１４、などを覆っている。また、流量演算部１４および無線送受信手段２５の無線送受信手段本体２５ａは空間部２２に収納されるとともに封止体（図示せず）により外乱電波などから遮蔽されている。
【００２８】
このように、筐体２７は合成樹脂などの電波透過性材料にして無線送受信手段２５を筐体２７内に内蔵でき、筐体の外部に無線送受信手段を設ける場合に生じる外形寸法の拡大や部品数の増加が防止され、流量計の小型化と低コスト化ができる。また、Ｕ字体１２により流量計の強度が確保されるため、筐体は強度部材と考えなくて良く、材質の選択自由度、薄肉化、樹脂化などが実現でき、流量計の生産性の向上と軽量化による取扱い性の向上ができる。
【００２９】
（実施例６）
図８は本発明の実施例６の超音波式流量計の縦断面図である。図８において、２８は被測定流体の中に含まれる水分を凝縮液化させる凝縮促進部であり、一対の超音波振動子１３の上流側と下流側に設けられている。２９は凝縮促進部２８に熱的に連結された放熱部である。凝縮促進部２８としてペルチェ素子などの電子冷却手段の吸熱側を配置し、放熱部２９としてペルチェ素子などの電子冷却手段の放熱側を配置することで被測定流体中の水分を温度の低下した凝縮促進部２８で凝縮せしめるものである。このように測定路４あるいは超音波振動子１３よりも低温となる凝縮促進部２８を設けることで測定路４あるいは超音波振動子１３への水分の付着を防止して、水分が付着することによる超音波の送受信機能の劣化の発生をなくし、計測不能となる事態の防止および計測精度の劣化の発生を防止する。なお、凝縮促進部２８は一対の超音波振動子１３の上流側に設けることで十分であるが、被測定流体の流動が停止しているときに出口部１１側から自然対流などで逆流する可能性があることを考えると、一対の超音波振動子１３の下流側にも設ける方がより効果があるのは言うまでもない。また、測定路４を導入路５、導出路６より上方に配置した逆Ｕ字状にＵ字体１２を構成した方が効果が高いのは言うまでもない。
【００３０】
このように、被測定流体中の水分は凝縮促進部２８で凝縮液化されて低減されるため一対の超音波振動子１３への水分の結露付着が防止され、超音波振動子１３への水分の付着による超音波の受送信機能の劣化を防止して測定機能の確保および測定精度の確保に対する信頼性を向上できる。
【００３１】
（実施例７）
図９は本発明の実施例７の超音波式流量計の縦断面図である。図９において、３０は接続体２１の外表面に設けたフィンで、フィン３０の近くにある被測定流体の流路の内壁が熱的に対向して凝縮促進部２８として作用する。３１は特に強く凝縮促進部２８として作用させるため流路の内壁に設けた凝縮フィンであり、接続体２１を介して外表面に設けたフィン３０と熱的に連結されている。ここで、凝縮促進部２８はフィン３０により外気により冷やされて外気温度程度まで冷やされ、凝縮促進部２８を通る被測定流体中の水分の凝縮液化を促し、被測定流体の湿度が高くその露点温度が凝縮促進部２８の温度より高い場合は凝縮促進部２８で結露を生じさせる。
【００３２】
このように、外気温度と自然対流により冷却するため凝縮作用にエネルギーを使わず省電力化できる。また、流量計の外部に接する外表面積が広い接続体にさらに表面積を拡大するフィンを設けるため、このフィンに熱的に対向する流量計内の流路が外気温度により十分冷やされて凝縮作用を確実にして計測部への水分の付着を防止して計測の信頼性をより一層向上できる。また、接続体の外表面積が広いためフィンを設置する位置は加工し易い場所に任意に設定でき加工性を向上できる。また、さらにフィンを接続体の補強部として併用できるため、流量計の耐久性を向上できる。なお、流路の内壁に凝縮フィン３１がない場合でも、外表面に設けたフィン３０の近くにある流路の内壁は外気温度により冷却されるので凝縮促進部２８として作用するのは言うまでもなく、流路の内壁の加工が容易となるため、より生産性に優れた流量計が実現できる。
【００３３】
（実施例８）
図１０は本発明の実施例８の超音波式流量計の縦断面図である。図１０において、３２は測定路４の外周側に設けた断熱材であり、超音波振動子１３も覆うように設けている。この断熱材３２により測定路４の近傍を保温して凝縮促進部２８よりも測定路４の近傍の温度が低くなるのを防ぎ、測定路４および超音波振動子１３への結露を防止する。
【００３４】
このように、断熱材３２により測定路４が外気温度により他の部分より速く冷却されるのを防止して測定路４での内面の結露を防止して超音波振動子１３への水分の付着をなくすもので、超音波振動子１３への水分の付着による超音波の受送信特性の劣化を防止して流量測定の信頼性をより一層向上できる。
【００３５】
以上の説明から明らかなように本発明の各実施例における超音波式流量計によれば、次の効果が得られる。
【００３６】
矩形断面の測定路とこの測定路の上流側および下流側に接続した導入路と導出路とをＵ字状に形成したＵ字体と、Ｕ字体の導入路外側に設けた開閉体を有する流量制御室と、測定路の上流側および下流側に対向して設けた超音波振動子を備えることにより、測定路での流れ状態の二次元性が高められ、かつ超音波振動子間の超音波が測定路を伝播する距離を長く設定できるので、流れ状態の改善および超音波の伝播時間の解析精度の両面で測定精度を向上できる。また、上流側の超音波振動子と開閉体の配置の干渉をなくして測定路の流れ方向側の長さとＵ字体の奥行き方向の長さをそれぞれ短縮してアスペクト比の大きな矩形断面の測定路であっても流量計の小型化を実現できる。さらに、流量制御室の開閉体を取付ける穴および導入路に連通する穴は外側から容易に加工可能のため低コスト化ができる。
【００３７】
また、対向する超音波振動子は測定路の被測定流体の流れを横切るように流れ方向に対して所定の角度を設けて配置されているので、二次元性を高められた流れ状態に対してさらに矩形断面の長辺方向である流路幅Ｗにわたり平均の流速を計ることのため、より一層の高精度の流量測定ができる。また、上流側の超音波振動子と開閉体は偏心して配置されることおよび超音波振動子を測定路の上流側および下流側の端面に配置することにより、流量計の外形寸法に影響する高さ寸法Ｙおよび奥行き寸法Ｄを小さくして流量計のより一層の小型化ができる。
【００３８】
また、入口部、流量制御室、導入路、測定路、導出路、出口部を一体成形しているので、一体成形により被測定流体の流路である流路体が高強度に構成され測定部の歪みあるいは外力による変形などを防止して測定部の形状安定性が確保でき、流量計の耐久性および信頼性を向上できる。また、各部の一体成形により部品点数が削減でき、加工時間および組立時間などの低減により低コスト化が実現できる。
【００３９】
また、入口部、出口部を機械的に固定する接続体とＵ字体との間で形成した空間部に流量演算部を収納しているので、外部との接続口である入口部および出口部を接続体で固定しているので流量計の高強度化により取付の施工性および計測の信頼性を向上できる。また、接続体とＵ字体との間で形成した空間部に流量演算部を収納することで流量計をより小型化できる。また流量演算部は接続体とＵ字体により必然的に４面を金属材料で囲われるため、残りの２面を囲うだけで流量演算部はその全面を外部からの電波などの外乱から遮蔽でき、低コストで信頼性を向上できる。
【００４０】
また、無線送受信手段とＵ字体を覆う電波透過性材料で構成した筐体を備えているので、無線送受信手段を筐体内に内蔵でき、筐体の外部に無線送受信手段を設ける場合に生じる外形寸法の拡大や部品数の増加が防止されて流量計の小型化および低コスト化が向上できる。また、Ｕ字体により流量計の強度が確保されるため筐体は強度部材と考えなくて良く、材質の選択自由度、薄肉化、樹脂化などが実現でき、流量計の生産性の向上と軽量化による取扱い性の向上ができる。
【００４１】
また、超音波振動子の少なくとも上流側には被測定流体中の水分を凝縮液化させる凝縮促進部を設けているので、被測定流体中の水分は凝縮促進部で凝縮液化されて低減されるため超音波振動子への水分の結露付着が防止され、超音波の受送信機能の劣化を防止して測定機能の確保および測定精度の確保に対する信頼性を向上できる。
【００４２】
また、接続体の外表面にフィンを設けて凝縮促進部を構成しているので、外気温度と自然対流により冷却するため凝縮作用にエネルギーを使わず省電力化できる。また、外表面積が広い接続体の表面積をさらに拡大することで、流量計内の流路が外気温度により十分冷やされて凝縮作用が確実となり信頼性をより一層向上できる。また、接続体の外表面積が広いためフィンを設置する位置は加工し易い場所に任意に設定でき加工を向上できる。また、さらにフィンを接続体の補強部として併用できるため、流量計の耐久性を向上できる。
【００４３】
また、少なくとも測定路には断熱材を設けているので、測定路４が他の部分より速く冷やされるのを防いで測定路あるいは超音波振動子への水分の付着を防止し、超音波振動子への水分の付着による超音波の受送信特性の劣化を防止して流量測定の信頼性をより一層向上できる。
【００４４】
【発明の効果】
本発明の超音波式流量計は、測定路の断面アスペクト比および流路長さをそれぞれ大きく設定した上でコンパクトに構成できるため、測定精度が高く小型コンパクトな流量計を低コストで実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例１の超音波式流量計の縦断面図
【図２】 図１のＡ−Ａ線断面図
【図３】 本発明の実施例２の超音波式流量計の測定路を示し、図１のＢ−Ｂ線で切断した場合相当する断面図
【図４】 本発明の実施例３の超音波式流量計の流路体の分解斜視図
【図５】 本発明の実施例４の超音波式流量計の縦断面図
【図６】 同流量計の流路体の分解斜視図
【図７】 本発明の実施例５の超音波式流量計の縦断面図
【図８】 本発明の実施例６の超音波式流量計の縦断面図
【図９】 本発明の実施例７の超音波式流量計の縦断面図
【図１０】 本発明の実施例８の超音波式流量計の縦断面図
【図１１】 従来の超音波式流量計を説明する一部切欠断面斜視図
【符号の説明】
４ 測定路
５ 導入路
６ 導出路
７ 流量制御室
９ 開閉体
１０ 入口部
１１ 出口部
１２ Ｕ字体
１３ 超音波振動子
１４ 流量演算部
２１ 接続体
２２ 空間部
２５ 無線送受信手段
２７ 筐体
２８ 凝縮促進部
３０ フィン
３２ 断熱材
【発明の属する技術分野】
本発明は、流量の計測を行う超音波式流量計に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の計測装置として、図１１に示すように、流れに直交する方向の断面が矩形の流体流路１の一部に超音波振動子２と３を対向するように配置し、超音波振動子２から発した超音波を超音波振動子３で検出するまでの時間を計測し、この時間から流体の速度を演算して流量を算出する流量計があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の流量計では、矩形の断面形状により流路での流体の流速分布をできるだけ二次元的に形成して測定精度の向上を図っていたが、アスペクト比（長辺長さＨ０／短辺長さＷ０）を大きくして偏平化し、且つ流路長さを大きくするには加工上の制約があり、さらにこのアスペクト比の大きな矩形流路による高測定精度化と被測定流体の流動を制御する制御弁を組込んだ流量計のコンパクト化を両立できないという課題を有していた。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために、矩形断面を有する測定路の上流側および下流側に導入路と導出路を設けてＵ字体とし、このＵ字体の導入路の外側に開閉体を収納する流量制御室を設け、測定路の上流側および下流側に対向して超音波振動子を配置したものである。
【０００５】
上記発明によれば、測定路の断面アスペクト比および流路長さをそれぞれ大きく設定した上でコンパクトに構成できるため、測定精度が高く小型コンパクトな流量計を低コストで実現できる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明は、矩形断面を有する測定路と、前記測定路の上流側に設けた導入路と、前記測定路の下流側に設けた導出路と、前記導入路に流入する被測定流体を制御する開閉体と、前記導入路に連通され前記開閉体を設けた流量制御室と、前記流量制御室の上流側に設けた入口部と、前記導出路の下流側に設けた出口部と、前記測定路の上流側および下流側に対向して設けた超音波振動子と、前記超音波振動子からの信号を基に流量を算出する流量演算部とを備え、前記導入路、前記測定路、前記導出路をＵ字状に形成したＵ字体を有するものである。そして、測定部での被測定流体は、上流側および下流側に設けた導入路と導出路により流れが安定化されるとともに矩形断面の大きなアスペクト比により流れ状態の二次元性が高められ、さらに超音波振動子が測定部の上流側および下流側に設けられて超音波が測定路を伝播する距離を長く設定できるので流れによる超音波の伝達時間変化が大きくなり、流れ状態の改善および超音波の伝播時間の解析精度の両面で測定精度を向上できる。また、導入路、測定路、導出路をＵ字状に形成したＵ字体の外側から開閉体を収める流量制御室を設けるとともに超音波振動子を測定路の上流側および下流側に設けることで、上流側の超音波振動子と開閉体の配置の干渉をなくして測定路の流れ方向側（図１の左右方向）の長さとＵ字状の奥行き方向（図１の紙面方向）の長さをそれぞれ短縮して流量計の小型化を実現できる。また、流量制御室の開閉体を取付ける穴および導入路に連通する穴は外側から容易に加工可能のため低コスト化ができる。
【０００７】
また、対向する超音波振動子は測定路の被測定流体の流れを横切るように流れ方向に対して所定の角度を設けて配置したものである。そして、超音波振動子から出される超音波は、測定路を貫流する被測定流体に対して流れに直交する断面すなわち矩形断面の長辺方向にわたって流速の測定を行うため、アスペクト比を大きくした矩形断面により二次元性を高められた流れ状態に対してさらに矩形断面の長辺方向に平均化して流速を計るため、より高精度の流量測定ができる。また、上流側の超音波振動子と開閉体の配置上の干渉がより一層避け易くなるため、流量計のより一層の小型化ができる。
【０００８】
また、入口部、流量制御室、導入路、測定路、導出路、出口部を一体成形したものである。そして、上記各部の一体成形により部品点数の削減と加工および組立時間の低減により低コスト化が実現できる。また、一体成形により被測定流体の流路が高強度に構成され流量測定部の形状安定性が確保できるため、流量計の耐久性および信頼性を向上できる。
【０００９】
また、入口部、出口部を機械的に固定する接続体と、この接続体とＵ字体との間で形成した空間部と、この空間部に流量演算部を収納したものである。そして、外部との接続口である入口部および出口部を接続体で固定しているので流量計の高強度化により信頼性が向上できる。また、接続体とＵ字体との間で形成した空間部に流量演算部を収納することで流量計をより小型化できる。また流量演算部は接続体とＵ字体により必然的に４面を金属材料で囲うことができ、残りの２面を囲うだけで流量演算部はその全面を外部からの電波などの外乱から遮蔽でき、低コストで信頼性を向上することができる。
【００１０】
また、無線送受信手段と、この無線送受信手段とＵ字体を覆う電波透過性材料で構成した筐体を備えたものである。そして、Ｕ字体により流量計の強度が確保できるため、筐体は強度部材と考えなくて良く合成樹脂などの電波透過性材料にして無線送受信手段を筐体の外部に別設することなく内蔵でき、流量計の小型化と低コスト化ができる。
【００１１】
また、超音波振動子の少なくとも上流側には被測定流体中の水分を凝縮液化させる凝縮促進部を設けたものである。そして、被測定流体中の水分は凝縮促進部で凝縮液化されて低減されるため超音波振動子への水分の結露付着が防止され、超音波振動子への水分の付着による超音波の受送信機能の劣化を防止して測定機能の確保および測定精度の確保に対する信頼性を高めることができる。
【００１２】
また、凝縮促進部は、接続体の外表面にフィンを設けて構成したものである。そして、流量計の外部に接する外表面積が広い接続体にさらに表面積を拡大するフィンを設けるため、このフィンに熱的に対向する流量計内の流路が外気温度により十分冷やされて被測定流体内の湿度が高い場合は水分の凝縮が確実にでき、信頼性をより一層向上できる。また、接続体の外表面積が広いためフィンを設置する位置は加工し易い場所に任意に設定でき加工性を向上できる。さらにフィンを接続体の補強部として併用できるため、流量計の耐久性を向上できる。
【００１３】
また、少なくとも測定路には断熱材を設けたものである。そして、断熱材により測定路が外気温度により他の部分より速く冷却されるのを防止して超音波振動子への結露をなくし、流量測定の信頼性をより一層向上できる。
【００１４】
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。
【００１５】
（実施例１）
図１は本発明の実施例１の超音波式流量計の縦断面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図である。図１、図２において、４は被測定流体の流れ方向に対して直交する断面が長辺を流路幅Ｗ、短辺を流路高さＨの矩形形状とした測定路であり、５は測定路４の上流側でかつ矩形断面の流路高さＨの方向に設けた導入路であり、６は測定路４の下流側でかつ導入路５と同じ側に設けた導出路であり、導入路５および導出路６はそれぞれ測定路４の断面形状に近い寸法形状である。７は導入路５に開閉制御口８を介して連通され導出路６と反対側に位置するように配置した流量制御室である。９は流量制御室７に設けた開閉体であり、開閉制御口８を開閉する弁部９ａと弁部９ａを駆動する駆動部９ｂを有し、被測定流体が導入路５へ流入する量を制御するものである。１０は流量制御室７の上流側に設け流量制御室７に連通する入口部であり、その外周部にはねじ等の連結手段１０ａが設けられている。１１は導出路６の下流側に設けた出口部であり、その外周部にはねじ等の連結手段１１ａが設けられている。１２は導入路５、測定路４、導出路６をＵ字状に形成したＵ字体であり、測定路４を上方に配置し下方に導入路５および導出路６を延ばした逆Ｕ字の形をしている。１３は測定路４の上流側および下流側に対向して設けた超音波振動子であり、１４は超音波振動子１３からの信号を基に流量を算出する流量演算部である。流量演算部１４は超音波振動子１３に対する信号発生・処理部１５ａ、演算部１５ｂおよび開閉体９を動作させる開閉制御部１６を備えている。
【００１６】
次に動作を説明する。まず、流量計の利用開始にあたり開閉制御部１６により開閉体９の駆動部９ｂを駆動して弁部９ａを開閉制御口８から開放（図１の状態）する。被測定流体は入口部１０より流入し流量制御室７に入り、開閉制御口８を経て導入路５へ流入する。測定路４の断面に近い形状・寸法に設定された導入路５に流入した流れはその流れ状態を安定させて測定路４に流入する。測定路４では流路幅Ｗに対して流路高さＨを十分小さく設定したアスペクト比の大きな断面形状により、流路断面での流れ状態の二次元性が確保される。測定路４を出た流れは導出路６を経て出口部１１より流出する。導出路６は測定路４の断面に近い形状・寸法に設定されているため、測定路４の下流端での流れは上記二次元性が確保される。すなわち測定路４の流れ方向の全域にわたって流れ状態の二次元性が確保される。
【００１７】
次に、測定路４での流量の測定は信号発生・処理部１５ａの作用により対向配置された一対の超音波振動子１３間で超音波の送受が行なわれる。このとき流量演算部１４では、一対の超音波振動子１３間で計測される信号を信号発生・処理部１５ａで処理し、さらに演算部１５ｂにおいて被測定流体の流速に応じた超音波の伝播時間より流速が計算される。この流速と測定路４の断面積に基づいて流量が算出される。この流量計測値に基づき被測定流体の流量が過大など異常と見なすことができる場合などでは、開閉制御部１６により開閉体９を駆動して弁部９ｂを開閉制御口８に当接させて被測定流体の流れを停止（図示せず）させる。
【００１８】
このように、一対の超音波振動子１３間の流れをよぎる距離を測定路４に対して最大限に長く設定できるため、超音波の伝播時間の変化を確実に検出でき、高精度の測定ができる。また、被測定流体は測定路４の全域で流れ状態の二次元性が高められ、さらに一対の超音波振動子１３が測定路４の上流側および下流側に設けられて超音波が測定路４を伝播する距離を長く設定できるので、流れ状態の改善および超音波の伝播の両面で測定精度を向上できる。また、導入路５、測定路４、導出路６をＵ字状に形成したＵ字体１２の外側から開閉体９を収める流量制御室７を設けるとともに一対の超音波振動子１３を測定路４の上流側および下流側に設けることで、上流側の超音波振動子１３と開閉体９の配置の干渉をなくして測定路４の流れ方向側の長さＬとＵ字状の奥行き方向（図１の紙面方向）の長さをそれぞれ短縮して流量計の小型化を実現できる。また、流量制御室７の開閉体９を取付ける穴および導入路５に連通する開閉制御口８は外側から容易に加工可能のため低コスト化ができる。
【００１９】
（実施例２）
図３は本発明の実施例２の超音波式流量計の測定路４を示し、図１のＢ−Ｂ線で切断した場合に相当する断面図である。図３において、一対の超音波振動子１３は測定路４の上流側および下流側に互いに対向するように設けたもので、測定路４の被測定流体の流れ方向全域にわたり測定可能とするとともに流路幅Ｗの方向に被測定流体の流れを横切るように流れ方向（矢印Ｃ）に対して所定の角度θを設けて配置されている。
【００２０】
従って、一方の超音波振動子１３から発信された超音波は、測定路４を貫流する被測定流体に対して流れに直交する断面すなわち矩形断面の長辺方向である流路幅Ｗにわたって流れを横切って他方の超音波振動子１３で受信される。ここで測定路４での流れ状態はアスペクト比を大きくした矩形断面により二次元性を高められることと、さらに矩形断面の長辺方向である流路幅Ｗにわたり平均の流速を計ることのため、より一層の高精度の流量測定ができる。また、上流側の超音波振動子１３と開閉体９は偏心して配置されるため、配置上の干渉がより一層避け易くなり、流量計の外形寸法に影響する高さ寸法Ｙ（図１に示す）を小さくして流量計の小型化ができる。また、一対の超音波振動子１３を測定路４の上流側および下流側の端面に配置することにより、一対の超音波振動子１３は流路幅Ｗの方向への飛び出し量が低減でき、流量計の外形寸法に影響する奥行き寸法Ｄを小さくできる。従って、流量計のより一層の小型化ができる。
【００２１】
（実施例３）
図４は本発明の実施例３の超音波式流量計の流路体の分解斜視図である。図４において、１７は入口部１０と、流量制御室７、導入路５、測定路４、導出路６からなるＵ字体１２と、出口部１１とを金属材料で一体成形した流路体である。１８は流路体１７の流量制御室７の一面に設けた第一開口部、１９はＵ字体１２の一面に設けた第二開口部であり、第一開口部１８および第二開口部１９は同一面側に設けられている。２０は第一開口部１８および第二開口部１９を封止する封止体であり、封止体２０はパッキン材（図示せず）あるいはシール剤（図示せず）を介して流路体１７に取付けられる。
【００２２】
このように、一体成形により被測定流体の流路である流路体１７が高強度に構成されるため、測定部の歪みあるいは外力による変形などを防止して測定部の形状安定性が確保でき、流量計の耐久性および信頼性を向上できる。
【００２３】
また、各部の一体成形により部品点数が削減でき、加工時間および組立時間などの低減により低コスト化が実現できる。
【００２４】
（実施例４）
図５は本発明の実施例４の超音波式流量計の縦断面図、図６は同流量計の流路体の分解斜視図である。図５において、２１は入口部１０と出口部１１を機械的に接続し固定する接続体であり、ここでは接続体２１は入口部１０と出口部１１を金属材料で一体成形している。２２は接続体２１とＵ字体１２により囲まれて形成される空間部であり、流量演算部１４はこの空間部２２に収納されている。
【００２５】
図６において、２３は一体成形した流路体１７の第一開口部１８および第二開口部１９を封止するとともに空間部２２の一面を封鎖する金属材料で形成した第一封止体であり、２４は空間部２２の他面を封鎖する金属材料で形成した第二封止体である。
【００２６】
このように、外部との接続口である入口部１０および出口部１１を接続体２１で固定しているので、流量計を外部の配管などに取付ける時など大きな外力を加えても、高強度化された接続体２１により測定路４を有するＵ字体１２の変形を防止でき取付時の施工性および計測精度の信頼性が向上できる。また、接続体２１とＵ字体１２との間で形成した空間部２２に流量演算部１４を収納することでスペースの有効活用を図り流量計をより小型化できる。また流量演算部１４は接続体２１とＵ字体１２により必然的に４面を金属材料で囲うことができ、残りの２面を第一および第二封止体２３、２４で囲うだけで流量演算部１４はその全周面を外部からの電波などの外乱から遮蔽できる。特に第一封止体２３は流路体１７の封止体と兼用でき、外乱からの遮蔽構成の低コスト化と外乱の影響をなくして計測精度の信頼性を向上することができる。
【００２７】
（実施例５）
図７は本発明の実施例５の超音波式流量計の縦断面図である。図７において、２５は計測値、異常発生あるいは流量計への動作命令などを離れた場所に設けた外部ユニット２６と無線により送受信する無線送受信手段である。無線送受信手段２５は無線送受信手段本体２５ａと無線送受信手段アンテナ２５ｂを備え、外部ユニット２６は外部ユニット本体２６ａと外部アンテナ２６ｂを備えている。２７は無線送受信手段２５とＵ字体１２を覆う筐体である。この筐体２７は合成樹脂などの電波透過性材料で構成されるもので、無線送受信手段２５とＵ字体１２の他に開閉体９、一対の超音波振動子１３、流量演算部１４、などを覆っている。また、流量演算部１４および無線送受信手段２５の無線送受信手段本体２５ａは空間部２２に収納されるとともに封止体（図示せず）により外乱電波などから遮蔽されている。
【００２８】
このように、筐体２７は合成樹脂などの電波透過性材料にして無線送受信手段２５を筐体２７内に内蔵でき、筐体の外部に無線送受信手段を設ける場合に生じる外形寸法の拡大や部品数の増加が防止され、流量計の小型化と低コスト化ができる。また、Ｕ字体１２により流量計の強度が確保されるため、筐体は強度部材と考えなくて良く、材質の選択自由度、薄肉化、樹脂化などが実現でき、流量計の生産性の向上と軽量化による取扱い性の向上ができる。
【００２９】
（実施例６）
図８は本発明の実施例６の超音波式流量計の縦断面図である。図８において、２８は被測定流体の中に含まれる水分を凝縮液化させる凝縮促進部であり、一対の超音波振動子１３の上流側と下流側に設けられている。２９は凝縮促進部２８に熱的に連結された放熱部である。凝縮促進部２８としてペルチェ素子などの電子冷却手段の吸熱側を配置し、放熱部２９としてペルチェ素子などの電子冷却手段の放熱側を配置することで被測定流体中の水分を温度の低下した凝縮促進部２８で凝縮せしめるものである。このように測定路４あるいは超音波振動子１３よりも低温となる凝縮促進部２８を設けることで測定路４あるいは超音波振動子１３への水分の付着を防止して、水分が付着することによる超音波の送受信機能の劣化の発生をなくし、計測不能となる事態の防止および計測精度の劣化の発生を防止する。なお、凝縮促進部２８は一対の超音波振動子１３の上流側に設けることで十分であるが、被測定流体の流動が停止しているときに出口部１１側から自然対流などで逆流する可能性があることを考えると、一対の超音波振動子１３の下流側にも設ける方がより効果があるのは言うまでもない。また、測定路４を導入路５、導出路６より上方に配置した逆Ｕ字状にＵ字体１２を構成した方が効果が高いのは言うまでもない。
【００３０】
このように、被測定流体中の水分は凝縮促進部２８で凝縮液化されて低減されるため一対の超音波振動子１３への水分の結露付着が防止され、超音波振動子１３への水分の付着による超音波の受送信機能の劣化を防止して測定機能の確保および測定精度の確保に対する信頼性を向上できる。
【００３１】
（実施例７）
図９は本発明の実施例７の超音波式流量計の縦断面図である。図９において、３０は接続体２１の外表面に設けたフィンで、フィン３０の近くにある被測定流体の流路の内壁が熱的に対向して凝縮促進部２８として作用する。３１は特に強く凝縮促進部２８として作用させるため流路の内壁に設けた凝縮フィンであり、接続体２１を介して外表面に設けたフィン３０と熱的に連結されている。ここで、凝縮促進部２８はフィン３０により外気により冷やされて外気温度程度まで冷やされ、凝縮促進部２８を通る被測定流体中の水分の凝縮液化を促し、被測定流体の湿度が高くその露点温度が凝縮促進部２８の温度より高い場合は凝縮促進部２８で結露を生じさせる。
【００３２】
このように、外気温度と自然対流により冷却するため凝縮作用にエネルギーを使わず省電力化できる。また、流量計の外部に接する外表面積が広い接続体にさらに表面積を拡大するフィンを設けるため、このフィンに熱的に対向する流量計内の流路が外気温度により十分冷やされて凝縮作用を確実にして計測部への水分の付着を防止して計測の信頼性をより一層向上できる。また、接続体の外表面積が広いためフィンを設置する位置は加工し易い場所に任意に設定でき加工性を向上できる。また、さらにフィンを接続体の補強部として併用できるため、流量計の耐久性を向上できる。なお、流路の内壁に凝縮フィン３１がない場合でも、外表面に設けたフィン３０の近くにある流路の内壁は外気温度により冷却されるので凝縮促進部２８として作用するのは言うまでもなく、流路の内壁の加工が容易となるため、より生産性に優れた流量計が実現できる。
【００３３】
（実施例８）
図１０は本発明の実施例８の超音波式流量計の縦断面図である。図１０において、３２は測定路４の外周側に設けた断熱材であり、超音波振動子１３も覆うように設けている。この断熱材３２により測定路４の近傍を保温して凝縮促進部２８よりも測定路４の近傍の温度が低くなるのを防ぎ、測定路４および超音波振動子１３への結露を防止する。
【００３４】
このように、断熱材３２により測定路４が外気温度により他の部分より速く冷却されるのを防止して測定路４での内面の結露を防止して超音波振動子１３への水分の付着をなくすもので、超音波振動子１３への水分の付着による超音波の受送信特性の劣化を防止して流量測定の信頼性をより一層向上できる。
【００３５】
以上の説明から明らかなように本発明の各実施例における超音波式流量計によれば、次の効果が得られる。
【００３６】
矩形断面の測定路とこの測定路の上流側および下流側に接続した導入路と導出路とをＵ字状に形成したＵ字体と、Ｕ字体の導入路外側に設けた開閉体を有する流量制御室と、測定路の上流側および下流側に対向して設けた超音波振動子を備えることにより、測定路での流れ状態の二次元性が高められ、かつ超音波振動子間の超音波が測定路を伝播する距離を長く設定できるので、流れ状態の改善および超音波の伝播時間の解析精度の両面で測定精度を向上できる。また、上流側の超音波振動子と開閉体の配置の干渉をなくして測定路の流れ方向側の長さとＵ字体の奥行き方向の長さをそれぞれ短縮してアスペクト比の大きな矩形断面の測定路であっても流量計の小型化を実現できる。さらに、流量制御室の開閉体を取付ける穴および導入路に連通する穴は外側から容易に加工可能のため低コスト化ができる。
【００３７】
また、対向する超音波振動子は測定路の被測定流体の流れを横切るように流れ方向に対して所定の角度を設けて配置されているので、二次元性を高められた流れ状態に対してさらに矩形断面の長辺方向である流路幅Ｗにわたり平均の流速を計ることのため、より一層の高精度の流量測定ができる。また、上流側の超音波振動子と開閉体は偏心して配置されることおよび超音波振動子を測定路の上流側および下流側の端面に配置することにより、流量計の外形寸法に影響する高さ寸法Ｙおよび奥行き寸法Ｄを小さくして流量計のより一層の小型化ができる。
【００３８】
また、入口部、流量制御室、導入路、測定路、導出路、出口部を一体成形しているので、一体成形により被測定流体の流路である流路体が高強度に構成され測定部の歪みあるいは外力による変形などを防止して測定部の形状安定性が確保でき、流量計の耐久性および信頼性を向上できる。また、各部の一体成形により部品点数が削減でき、加工時間および組立時間などの低減により低コスト化が実現できる。
【００３９】
また、入口部、出口部を機械的に固定する接続体とＵ字体との間で形成した空間部に流量演算部を収納しているので、外部との接続口である入口部および出口部を接続体で固定しているので流量計の高強度化により取付の施工性および計測の信頼性を向上できる。また、接続体とＵ字体との間で形成した空間部に流量演算部を収納することで流量計をより小型化できる。また流量演算部は接続体とＵ字体により必然的に４面を金属材料で囲われるため、残りの２面を囲うだけで流量演算部はその全面を外部からの電波などの外乱から遮蔽でき、低コストで信頼性を向上できる。
【００４０】
また、無線送受信手段とＵ字体を覆う電波透過性材料で構成した筐体を備えているので、無線送受信手段を筐体内に内蔵でき、筐体の外部に無線送受信手段を設ける場合に生じる外形寸法の拡大や部品数の増加が防止されて流量計の小型化および低コスト化が向上できる。また、Ｕ字体により流量計の強度が確保されるため筐体は強度部材と考えなくて良く、材質の選択自由度、薄肉化、樹脂化などが実現でき、流量計の生産性の向上と軽量化による取扱い性の向上ができる。
【００４１】
また、超音波振動子の少なくとも上流側には被測定流体中の水分を凝縮液化させる凝縮促進部を設けているので、被測定流体中の水分は凝縮促進部で凝縮液化されて低減されるため超音波振動子への水分の結露付着が防止され、超音波の受送信機能の劣化を防止して測定機能の確保および測定精度の確保に対する信頼性を向上できる。
【００４２】
また、接続体の外表面にフィンを設けて凝縮促進部を構成しているので、外気温度と自然対流により冷却するため凝縮作用にエネルギーを使わず省電力化できる。また、外表面積が広い接続体の表面積をさらに拡大することで、流量計内の流路が外気温度により十分冷やされて凝縮作用が確実となり信頼性をより一層向上できる。また、接続体の外表面積が広いためフィンを設置する位置は加工し易い場所に任意に設定でき加工を向上できる。また、さらにフィンを接続体の補強部として併用できるため、流量計の耐久性を向上できる。
【００４３】
また、少なくとも測定路には断熱材を設けているので、測定路４が他の部分より速く冷やされるのを防いで測定路あるいは超音波振動子への水分の付着を防止し、超音波振動子への水分の付着による超音波の受送信特性の劣化を防止して流量測定の信頼性をより一層向上できる。
【００４４】
【発明の効果】
本発明の超音波式流量計は、測定路の断面アスペクト比および流路長さをそれぞれ大きく設定した上でコンパクトに構成できるため、測定精度が高く小型コンパクトな流量計を低コストで実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例１の超音波式流量計の縦断面図
【図２】 図１のＡ−Ａ線断面図
【図３】 本発明の実施例２の超音波式流量計の測定路を示し、図１のＢ−Ｂ線で切断した場合相当する断面図
【図４】 本発明の実施例３の超音波式流量計の流路体の分解斜視図
【図５】 本発明の実施例４の超音波式流量計の縦断面図
【図６】 同流量計の流路体の分解斜視図
【図７】 本発明の実施例５の超音波式流量計の縦断面図
【図８】 本発明の実施例６の超音波式流量計の縦断面図
【図９】 本発明の実施例７の超音波式流量計の縦断面図
【図１０】 本発明の実施例８の超音波式流量計の縦断面図
【図１１】 従来の超音波式流量計を説明する一部切欠断面斜視図
【符号の説明】
４ 測定路
５ 導入路
６ 導出路
７ 流量制御室
９ 開閉体
１０ 入口部
１１ 出口部
１２ Ｕ字体
１３ 超音波振動子
１４ 流量演算部
２１ 接続体
２２ 空間部
２５ 無線送受信手段
２７ 筐体
２８ 凝縮促進部
３０ フィン
３２ 断熱材
Claims (6)
- 矩形断面を有する測定路と、前記測定路の上流側に設けた導入路と、前記測定路の下流側に設けた導出路と、前記導入路に流入する被測定流体を制御する開閉体と、前記導入路に連通され前記開閉体を設けた流量制御室と、前記流量制御室の上流側に設けた入口部と、前記導出路の下流側に設けた出口部と、前記測定路の上流側および下流側に対向して設けた超音波振動子と、前記超音波振動子からの信号を基に流量を算出する流量演算部とを備え、前記導入路、前記測定路、前記導出路をＵ字状に形成したＵ字体を有し、前記入口部、前記流量制御室、前記導入路、前記測定路、前記導出路、前記出口部を一体成形し、前記流量制御室が前記Ｕ字体により囲まれて形成された空間部の外側の前記導入路に取り付けられた超音波式流量計。
- 矩形断面を有する測定路と、前記測定路の上流側に設けた導入路と、前記測定路の下流側に設けた導出路と、前記導入路に流入する被測定流体を制御する開閉体と、前記導入路に連通され前記開閉体を設けた流量制御室と、前記流量制御室の上流側に設けた入口部と、前記導出路の下流側に設けた出口部と、前記測定路の上流側および下流側に対向して設けた超音波振動子と、前記超音波振動子からの信号を基に流量を算出する流量演算部とを備え、前記導入路、前記測定路、前記導出路をＵ字状に形成したＵ字体を有し、前記入口部、前記出口部を機械的に固定する接続体と、この接続体とＵ字体との間で形成した空間部と、この空間部に流量演算部を収納した超音波式流量計。
- 無線送受信手段と、この無線送受信手段とＵ字体を覆う電波透過性材料で構成した筐体を備えた請求項１または２に記載の超音波式流量計。
- 超音波振動子の少なくとも上流側には被測定流体中の水分を凝縮液化させる凝縮促進部を設けた請求項１〜３のいずれか１項に記載の超音波式流量計。
- 凝縮促進部は、接続体の外表面にフィンを設けて構成した請求項４記載の超音波式流量計。
- 少なくとも測定路には断熱材を設けた請求項１〜５のいずれか１項に記載の超音波式流量計。
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