JP4325922B2 - 超音波流量計 - Google Patents
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Description
請求項1の超音波流量計では、流路の底部に配置された1対の超音波送受波器のうち一方の超音波送受波器から送波された超音波が、液体の底部と液面との間を往復して他方の超音波送受波器に受波されるので、流路の底部から液面までの平均した流速及び/又は流量を計測することができる。また、液体中の浮遊物と異なり液面は必ず存在するので、安定した計測を行うことができる。これらにより、本発明の超音波流量計によれば、従来の超音波流量計より精度よく液体の流速及び/又は流量を計測することが可能になる。
また、送受波器保持具を流路の底部に固定するだけで、1対の超音波送受波器を流路内に設置することができると共に、1対の超音波送受波器の相対位置を固定することができ、超音波流量計の設置作業が容易になる。
さらに、送受波器保持具のうち1対の超音波送受波器の間に差し渡された連絡部は、液面で反射した超音波を受けたときに、その超音波を側方に反射する山形状になっているので、液面と連絡部との間で超音波が複数回反射して受波される事態を防ぐことができる。具体的には、請求項2の発明のように、連絡部を断面三角形にすることで、液面と連絡部との間で超音波が複数回反射して受波される事態を防ぐことができる。
請求項3の超音波流量計では、1対の超音波送受波器の間の距離を調節することができ、種々の流路に対応することが可能になる。
請求項4の超音波流量計では、流路の満水時の半分の深さを中心にして、液体の深さが変動した場合に、精度よく液体の流速及び/又は流量を計測することが可能になる。
以下、本発明の実施形態を図1及び図2に基づいて説明する。
図1における符号10は、流路であって断面円形の円管状(図2参照)をなし、流路10の内部には、図1の右側から左側へ向かって液体11(例えば、水)が流れている。また、この流路10では、液位が変化し、例えば、満水状態から満水時の半分の液位の間を液面12が変化する。
1/T1−1/T2=V・(cos(θ))2/d (式2)
h=d・tan(θ) (式3)
という関係式が成り立つ。
以下、第1実施形態の超音波流量計20を用いて行った計測精度実験について説明する。実験方法は以下のようである。
(A)流路10を呼び径250[mm]の円筒管で構成し、その流路10における所定の深さ毎に従来の流速計を複数セットする。
(B)液体11の水位(液位)と流路10の勾配とを、下記表1の条件にして流路10に液体11としての水を流す。
(C)各深さ毎(水位毎)の流量計による計測結果を求めてグラフにする。
(D)流路10における深さ方向の微分断面積と各水位毎の流速との積の総和を求め、その総和を微分断面積の総和で除して水の平均流速Vaを求める。
(D)第1実施形態の超音波流量計20を用いて、表1の条件で流速Vbを求める。
本実施形態は、図5に示されており、流路10Aの構造が前記第1実施形態と異なり、矩形の溝構造をなしている。そして、本実施形態では、前記第1実施形態と同じ構成の超音波流量計20を流路10Aの底部に固定してある。ここで、本実施形態では、超音波流量計20のうちの一方の超音波送受波器21が流路10Aの幅方向の一方側に配置され、他方の超音波送受波器22が流路10Aの幅方向の他方側に配置されている。換言すると、両超音波送受波器21,22は、流路10Aを上方から見て、液体11の流れ方向に対して斜めに交差する方向に並べて配置されている。他の構成に関しては、前記第1実施形態と同様であるので、同一部位には第1実施形態と同一符合を付して、重複した説明は省略する。
本実施形態は図6に示されており、レール状をなした送受波器保持具30の両端に、前記第1実施形態で説明した超音波送受波器21,22を固定した構造になっている。また、送受波器保持具30のうち超音波送受波器21,22に挟まれた連絡部31は、所謂、蒲鉾形状をなしている。換言すれば、超音波送受波器21は、その幅方向の端部から幅方向の中央部に向かうに従って上方に突出した山形状をなしている。上記以外の構造は、前記第1実施形態と同様であるので重複した説明は省略する。
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
11 液体
12 液面
13 指向性軸線
20 超音波流量計
21,22 超音波送受波器
24 温度センサ
30 送受波器保持具
31 連絡部
Claims (4)
- 液体が流れる流路の上流側と下流側とに分けて配置される1対の超音波送受波器の間で、前記液体の流れに沿った順方向と流れに逆行した逆方向との両方向で超音波を送受波し、前記順方向及び前記逆方向の超音波の到達時間の差を求めて、前記液体の流速及び/又は流量を計測する超音波流量計において、
前記1対の超音波送受波器は、前記流路の底部に配置され、一方の前記超音波送受波器から送波した超音波を前記液体の液面で反射させて、他方の前記超音波送受波器で受波するように構成し、
前記1対の超音波送受波器の間に差し渡された連絡部を有して、前記1対の超音波送受波器を所定の間隔に保持する送受波器保持具を備え、
前記連絡部は、前記液面で反射した超音波を受けるとその超音波を側方に反射して、前記液面と前記連絡部との間における超音波の複数回の反射を防止可能な山形状になっていることを特徴とする超音波流量計。 - 前記連絡部は、断面三角形であることを特徴とする請求項1に記載の超音波流量計。
- 前記送受波器保持具は、前記1対の超音波送受波器の間隔を変更可能に構成されたことを特徴とする請求項1又は2に記載の超音波流量計。
- 前記各超音波送受波器は送受波する超音波の指向性の軸線が、前記流路の満水時の半分の深さで交差するように設定したことを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載の超音波流量計。
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