JP5259313B2 - 超音波流量計 - Google Patents
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Description
しかしながら、管路内の流体の圧力が非常に高い場合等には、管路を形成する壁部が変形することで、管路が膨張して器差が大きくなり不都合が生じていた。そのため、管路を形成する壁部を厚肉にしたり、補強リブを形成して壁部の剛性を高めていたが、この方法では、流量計本体が大きくなり取り扱いが非常に煩雑になる。しかも、この対策では、根本的な解決に至らない。
そして、特許文献1に開示された超音波流量計では、測定部配管内を流れる流体の速度分布を平均化し、安定した補正係数を得て、しかも、回折波の影響を少なくして良好な受信信号を得ることで、安定した体積流量の測定を可能している。
本発明の実施の形態に係る超音波流量計1において特徴とするところは、図1、図2及び図7に示すように、ガス等の流体が流れる主管路2(管路)内を軸直交方向、詳しくは短辺12aが延びる方向に沿って3分割に区画して形成される、短辺12aが延びる方向(軸直交方向)略中央に位置する測定室3及び該測定室3の両側に位置する各圧力室4、4と、測定室3内と各圧力室4、4内とを連通させ、該測定室3内と各圧力室4、4内とを略同じ圧力に設定する、第1及び第2仕切板5、6に設けた連通孔7(圧力導入路)と、測定室3に臨む主管路2の一方の短手側壁部12(壁部)に配置され、該測定室3内を流動する流体に向かって超音波ビームを送受信して、測定室3内を流動する流体の体積流量を計測する一対の超音波センサー8a、8b及び8a’、8b’とを備えたことである。
本実施の形態に係る超音波流量計1は、図1及び図4に示すように、流体が流れる主管路2と、該主管路2の上流側に接続される流入管路10と、主管路2の下流側に接続される流出管路11とを備えている。
主管路2は、図2に示すように、対向する一対の短手側壁部12と、対向する一対の長手側壁部13とから形成され、その内部開口は一対の短辺12aと一対の長辺13aとからなる長方形状に形成される。主管路2内には、長手側壁部13と略平行な第1及び第2仕切板5、6が短辺12aの延びる方向に沿って間隔を置いて2枚配設され、主管路2内が短辺12aの延びる方向に沿って3室に区画されている。そして、主管路2内には、短辺12aの延びる方向略中央に測定室3が設けられ、該測定室3の両側に圧力室4、4が設けられる。なお、第1及び第2仕切板5、6の厚みは、主管路2を構成する長手側壁部13の厚みに対して略1/8に設定されている。
なお、連通孔7の第1及び第2仕切板5、6における形成部位については限定されず、個数についても限定されることはない。しかしながら、連通孔7の大きさについては、測定室3(後述する各分割測定室3a、3b)内を流動する流体の流動方向が大きく変化するような大きさであってはならず、小さい方が好ましい。本実施の形態では、連通孔7は、測定室3の内容積(略200mm(長手側長さ)×略30mm(短手側長さ)×略400mm(軸方向長さ))に対して略φ10mmに設定されている。
なお、測定室3は、図2に示すように、主管路2を形成する一対の短手側壁部12と、一対の仕切板5、6とで囲まれる空間となる。一方、各圧力室4、4は、図2及び図5に示すように、主管路2を形成する一対の短手側壁部12及び一方の長手側壁部13と、第1または第2仕切板5または6と、上流側蓋部15及び下流側蓋部16とで囲まれる空間となる。
一方、流出管路11は、図1及び図5〜図7に示すように、その開口が軸直交断面にて上流側端部が、測定室3の下流側の開口端部(下流側蓋部16の開口部18)と略同じ略矩形に形成されると共に、下流側端部が略円形に形成される。なお、この流出管路11の上流側端部には略矩形の取付フランジ部22が連設されると共に、下流側端部には略円形の取付フランジ部23が連設される。
次に、各分割測定室3a、3bのそれぞれに備えられた各超音波センサー8a、8b及び8a’、8b’の内、一方の超音波センサー8b、8b’から超音波ビームが、各分割測定室3a、3bに臨む一方の短手側壁部12に設けた一方のビーム出入口36、38を介して各分割測定室3a、3b内を流動する流体に照射されると共に、該各分割測定室3a、3bに臨む他方の短手側壁部12に反射してV字状伝播経路で伝播し、他方のビーム出入口35、37を介して他方の超音波センサー8a、8a’により受信される。
次に、演算部50において、各分割測定室3a、3b内を流れる流体の流れに沿った超音波ビームの伝播時間と、流体の流れに逆らった超音波ビームの伝播時間との差分から各分割測定室3a、3bそれぞれにおける流体の流速が算出され、ひいては、各分割測定室3a、3bのそれぞれにおいて、流速と各分割測定室3a、3bの軸直交断面積とにより流体の体積流量が算出される。
しかも、超音波センサー8a、8b及び8a’、8b’を、主管路2の一方の短手側壁部12に配置することができるので、超音波流量計1全体の大きさをコンパクトにでき、取り扱いが非常に良くなる。しかも、超音波センサー8a、8b及び8a’、8b’と演算部50とを接続するケーブルの引き回しも容易となる。
また、本実施の形態に係る超音波流量計1では、測定室3を分割して、測定室3内に流動した流体が分岐されて流動される分割測定室3a、3bを備えているので、測定室3よりも軸直交断面積の小さい各分割測定室3a、3bのそれぞれにおいて流体の体積流量を算出することができ、さらに計測精度が向上する。
さらにまた、本実施の形態に係る超音波流量計1では、各分割測定室3a、3bに臨む主管路2の一方の短手側壁部12に設けた、一対の超音波センサー8a、8b及び8a’、8b’用の各ビーム出入口35、36及び37、38は、各分割測定室3a、3bの並設方向に沿って一列に整列されず、互いに軸方向に相違して配置されているので、主管路2の各分割測定室3a、3bの並設方向の長さを最小限に設定でき、超音波流量計1全体の大きさをコンパクト化することができると共に、各分割測定室3a、3bの軸直交断面積を、より小さくでき計測精度を向上させることができる。
また、本実施の形態に係る超音波流量計1では、主管路2内に、一対の短辺12aの延びる方向に沿って各圧力室4、4及び測定室3を並設しているが、一対の長辺13aの延びる方向に沿って各圧力室4、4及び測定室3を並設してもよい。この形態の場合には、測定室3に臨む一方の長手側壁部13の軸方向に沿って一対の超音波センサー8a、8bまたは8a’、8b’を配置すればよい。
さらにまた、本実施の形態に係る超音波流量計1では、測定室3は、分割測定室3a、3bの2室に分割されているが、3室以上に分割してもよい。
Claims (5)
- 上流側開口端部と下流側開口端部とを有し、内部に流体が流れる管路と、
該管路内を軸直交方向に沿って設けた二つの仕切板により3分割に区画することにより形成される、前記二つの仕切板間に位置して前記上流側開口端部からの流体が前記下流側開口端部へ向かって流れる流路として作用する測定室及び、該測定室の両側に位置して前記流体の流路として作用しない各圧力室と、
前記測定室内と前記各圧力室内とを連通させ、該測定室内と前記各圧力室内とを略同じ圧力に設定する圧力導入路と、
前記測定室に臨む前記管路の壁部に配置され、該測定室内を流動する流体に向かって超音波ビームを送受信する一対の超音波センサーと、
前記測定室内を流れる流体の流れに沿った超音波ビームの伝播時間と、当該流体の流れに逆らった超音波ビームの伝播時間との差分から前記測定室を流れる流体の流速を算出して、当該流速と前記測定室の軸直交断面積とにより流体の体積流量を算出する演算部と、
を備えたことを特徴とする超音波流量計。 - 前記測定室内を、前記測定室及び各圧力室の並設方向と同方向に分岐板により分割して、前記測定室内に流入した流体が前記分岐板を介して分岐されて流動される複数の分割測定室を設け、
各分割測定室に臨む前記管路の壁部に前記一対の超音波センサーがそれぞれ配置されることを特徴とする請求項1に記載の超音波流量計。 - 前記各分割測定室に臨む前記管路の壁部に設けられた、各超音波センサー用のビーム出入口は、各分割測定室の並設方向に沿って一列に整列せず互いに軸方向に相違されて配置されることを特徴とする請求項2に記載の超音波流量計。
- 前記各超音波センサー用のビーム出入口は、その全てが前記各分割測定室に臨む前記管路の一方の壁部に配置されることを特徴とする請求項3に記載の超音波流量計。
- 前記圧力導入路は、前記各仕切板に連通孔を設けて構成されることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の超音波流量計。
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