JP6474659B2 - 消音器付き超音波流量計 - Google Patents

Description

本発明は、１対の送受波器の間で超音波を送受波することで計測流路を流れる流体の流量を計測する流量計測部の上流側に消音器が備えられた消音器付き超音波流量計に関する。

従来、この種の消音器付き超音波流量計として、消音器が、計測流路と同軸に配置される筒形ボディ内に、筒形ボディの内周面に嵌合される環状障害壁と、環状障害壁の中央孔を覆うと共に筒形ボディの内周面との間に環状の隙間を形成する中央障害壁とを交互に並べて備え、環状障害壁と中央障害壁とが複数の支柱で連結されたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１２−２２０４２８号公報（段落［００２３］〜［００２６］、図２）

しかしながら、上述した従来の消音器付き超音波流量計では、上流側に接続される配管の形状等の相違による計測値の変化が大きいという問題があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、上流側に接続される配管に起因した計測値の変化を低減可能な消音器付き超音波流量計の提供を目的とする。

本願発明者は、上記課題を解決すべく、鋭意検討した結果、計測値の変化が、環状障害壁と中央障害壁とを連結する複数の支柱の配置に依存するという知見を得た。具体的には、本願発明者は、断面矩形状の計測流路の中心軸上に１対の送受波器が対向配置される場合では、計測流路の軸方向から見て、各支柱と計測流路の中心軸を結ぶ直線が計測流路の流路断面の長手方向となす角が４５度より大きく、９０度以下であるときよりも、４５度以下であるときの方が、計測値の変化が小さくなる、という知見を得た。また、本願発明者は、１対の送受波器が計測流路の中心軸と斜めに交差する方向に対向配置される場合では、計測流路の周方向における支柱の送受波器からのズレが４５度未満のときよりも、ズレが４５度以上、９０度以下のときの方が、計測値の変化が小さくなる、という知見をも得た。これらの知見に基づいて、本願発明者は、以下の請求項１〜５の発明に至った。

即ち、上記目的を達成するためになされた請求項１の発明は、１対の送受波器の間で超音波を送受波することで計測流路を流れる流体の流量を計測する流量計測部の上流側に消音器が備えられた消音器付き超音波流量計であって、前記計測流路は、断面矩形状をなすと共に、前記１対の送受波器は、前記計測流路の中心軸上に対向配置され、前記消音器には、前記計測流路と同軸に配置される筒形ボディと、前記筒形ボディの内周面に嵌合される環状障害壁と、前記環状障害壁の内側に形成される中央孔を覆うと共に、前記筒形ボディの内周面との間に環状隙間を形成する中央障害壁と、前記環状障害壁と前記中央障害壁とが前記筒形ボディの軸方向で交互に配置されるように、前記環状障害壁と前記中央障害壁とを連結する複数の支柱と、が備えられている消音器付き超音波流量計において、各前記支柱は、前記筒形ボディの中心軸方向から見たときに、その支柱と前記筒形ボディの中心軸とを結ぶ直線と前記計測流路の流路断面の長手方向とのなす角度が４５度以下となる範囲に配置されている消音器付き超音波流量計である。

請求項２の発明は、前記複数の支柱は、前記筒形ボディの周方向で１８０度離れた位置に配置される１対の対向支柱のみからなる請求項１に記載の消音器付き超音波流量計である。

請求項３の発明は、前記１対の対向支柱が前記計測流路の流路断面の長手方向に一致している請求項２に記載の消音器付き超音波流量計である。

請求項４の発明は、１対の送受波器の間で超音波を送受波することで計測流路を流れる流体の流量を計測する流量計測部の上流側に消音器が備えられた消音器付き超音波流量計であって、前記１対の送受波器は、前記計測流路の中心軸と斜めに交差する方向に対向配置され、前記消音器には、前記計測流路と同軸に配置される筒形ボディと、前記筒形ボディの内周面に嵌合される環状障害壁と、前記環状障害壁の内側に形成される中央孔を覆うと共に、前記筒形ボディの内周面との間に環状隙間を形成する中央障害壁と、前記環状障害壁と前記中央障害壁とが前記筒形ボディの軸方向で交互に配置されるように、前記環状障害壁と前記中央障害壁とを連結する複数の支柱と、が備えられている消音器付き超音波流量計において、前記複数の支柱は、前記筒形ボディの軸方向から見たときに、前記１対の送受波器に対する周方向のズレが４５度以上、９０度以下となる範囲に配置されている消音器付き超音波流量計である。

請求項５の発明は、前記複数の支柱は、前記筒形ボディの周方向で１８０度離れた位置に配置される１対の対向支柱のみからなる請求項４に記載の消音器付き超音波流量計である。

請求項６の発明は、前記１対の対向支柱の対向方向が前記１対の送受波器の対向方向と直交する請求項５に記載の消音器付き超音波流量計である。

［請求項１〜３の発明］
請求項１の発明では、計測流路が断面矩形状をなすと共に、１対の送受波器が計測流路の中心軸上に対向配置されている。そして、本発明によれば、環状障害壁と中央障害壁を連結する各支柱は、筒形ボディの中心軸方向から見たときに、その支柱と筒形ボディの中心軸とを結ぶ直線と計測流路の流路断面の長手方向とのなす角度が４５度以下となる範囲に配置されているので、上流側に接続される配管に起因した計測値の変化を低減することが可能となる。しかも、請求項２の発明のように、複数の支柱が筒形ボディの周方向で１８０度離れた位置に配置される１対の対向支柱のみからなる構成とすれば、支柱による圧損を低減しつつ、計測値の変化を効率よく低減することが可能となる。なお、１対の対向支柱の対向方向は、計測流路の流路断面の長手方向に一致することが好ましい（請求項３の発明）。

［請求項４〜６の発明］
請求項４の発明では、１対の送受波器が計測流路の中心軸と斜めに交差する方向に対向配置されている。そして、本発明によれば、複数の支柱は、筒形ボディの軸方向から見たときに、１対の送受波器に対する周方向のズレが４５度以上、９０度以下となる範囲に配置されているので、上流側に接続される配管に起因した計測値の変化を低減することが可能となる。しかも、請求項５の発明のように、複数の支柱が筒形ボディの周方向で１８０度離れた位置に配置される１対の対向支柱のみからなる構成とすれば、支柱による圧損を低減しつつ、計測値の変化を効率よく低減することが可能となる。なお、１対の対向支柱の対向方向は、１対の送受波器の対向方向と直交することが好ましい（請求項６の発明）。

本発明の第１実施形態に係る消音器付き超音波流量計の側面図 消音器付き超音波流量計の側断面図 インナーユニットの斜視図 （Ａ）消音器付き超音波流量計の正断面図、（Ｂ）別の例としての消音器付き超音波流量計の正断面図、（Ｃ）参考例としての消音器付き超音波流量計の正断面図 確認実験の概要を示す図 実験例１の実験結果を示すグラフ 実験例２の実験結果を示すグラフ 実験例３の実験結果を示すグラフ エルボ管がされた場合の実験例１〜３の実験結果を同一のグラフに重ねて示した図 （Ａ）計測流路の長手方向に流速分布がある場合の流速分布と１対の送受波器の配置関係を示す図、（Ｂ）計測流路の短手方向に流速分布がある場合の流速分布と１対の送受波器の配置関係を示す図 （Ａ）乱流における流速分布の平滑化の概念図、（Ｂ）層流における流速分布の平滑化の概念図 １対の対向支柱の対向方向と計測流路の長手方向が直交する場合における消音器付き超音波流量計の（Ａ）正断面図、（Ｂ）Ａ−Ａ断面図 １対の対向支柱の対向方向と計測流路の長手方向が一致する場合における消音器付き超音波流量計の（Ａ）正断面図、（Ｂ）Ｂ−Ｂ断面図 第２実施形態に係る消音器付き超音波流量計における（Ａ）１対の送受波器の対向方向で切断した断面図、（Ｂ）１対の送受波器の対向方向と直交する方向で切断した断面図 （Ａ）消音器付き超音波流量計の正断面図、（Ｂ）別の例としての消音器付き超音波流量計の正断面図、（Ｃ）参考例としての消音器付き超音波流量計の正断面図 （Ａ）１対の送受波器の対向方向に流速分布がある場合の流速分布と１対の送受波器の配置関係を示す図、（Ｂ）１対の送受波器の対向方向と直交する方向に流速分布がある場合の流速分布と１対の送受波器の配置関係を示す図 １対の対向支柱の対向方向と１対の送受波器の対向方向とが一致する場合における（Ａ）正断面図、（Ｂ）Ｃ−Ｃ断面図 １対の対向支柱の対向方向と１対の送受波器の対向方向とが直交する場合における（Ａ）正断面図、（Ｂ）Ｄ−Ｄ断面図 （Ａ）変形例に係る消音器付き超音波流用計の正断面図、（Ｂ）変形例に係る消音器付き超音波流用計の正断面図 （Ａ）変形例に係る消音器付き超音波流用計の正断面図、（Ｂ）変形例に係る消音器付き超音波流用計の正断面図

［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態を図１〜図１３に基づいて説明する。図１に示すように、本実施形態の消音器付き超音波流量計１０（以下、単に「流量計１０」という。）は、流体が流れる配管７０（例えば、ガス管）の途中に取り付けられ、流量計測部１１の上流側に消音器３０を備えた構造になっている。なお、以下では、配管７０のうち流量計１０より上流側部分を上流側配管７１と、流量計１０より下流側部分を下流側配管７２と、適宜、区別することにする。

図２に示すように、流量計測部１１は、計測流路２０が内側に形成された計測管１２と、計測流路２０を流れる流体の流量を計測するための１対の送受波器２１，２１と、を備えている。具体的には、計測管１２は、軸方向の中間部で内側断面積が段付き状に小さくなって、内側断面積の小さな小径部１４が内側断面積の大きな大径部１３，１３に軸方向で挟まれた構造になっている。そして、１対の大径部１３，１３に、超音波を送受波可能な１対の送受波器２１，２１が固定して備えられることで、小径部１４の内側部分に、直線状に延びた計測流路２０が形成されている。ここで、１対の送受波器２１，２１は、計測流路２０の中心軸上に配置されている。なお、図２では、１対の送受波器２１，２１を計測管１２に固定するための機構は省略して示されている。

図４（Ａ）に示すように、本実施形態では、計測流路２０の断面形状は、矩形状になっている。具体的には、計測流路２０の断面における短手方向では、計測流路２０の長さは、送受波器２１の長さとほぼ同じ大きさになっていて、長手方向では、計測流路２０の長さは、送受波器の長さの約２〜２０倍となっている。

図２に示すように、消音器３０は、計測管１２に接続される筒形ボディ３１を有している。筒形ボディ３１は、円筒状をなして計測管１２（計測流路２０）と同軸に配置され、筒形ボディ３１の内径は、上流側配管７１の内径よりも大径となっている。詳細には、筒形ボディ３１の内径は、計測管１２の大径部１３の内径と同一径となっている。また、筒形ボディ３１の両端部にはフランジ３１Ｆ，３１Ｆが備えられ、それらフランジ３１Ｆ，３１Ｆが上流側配管７１のフランジ７１Ｆと計測管１２のフランジ１２Ｆに重ねられて連結されている。

筒形ボディ３１の内部には、環状障害壁４３と中央障害壁４４とが一定の間隔をあけて交互に並べて備えられ、それら環状障害壁４３及び中央障害壁４４によって筒形ボディ３１の内部が複数の部屋３６，３６，・・・に仕切られている。

環状障害壁４３は、円環状をなして径方向中央に中央孔４３Ａを有し、筒形ボディ３１の内周面３１Ｍに嵌合されている。中央障害壁４４は、円形状をなして、筒形ボディ３１の内周面３１Ｍとの間に環状隙間４４Ａを形成する。ここで、中央障害壁４４の大きさは、環状障害壁４３の中央孔４３Ａよりも大径となっていて、中央障害壁４４と中央孔４３Ａが筒形ボディ３１の軸方向で対向配置されている。また、環状障害壁４３と環状隙間４４Ａも筒形ボディ３１の軸方向で対向配置されている。このように、本実施形態では、中央障害壁４４が環状障害壁４３の中央孔４３Ａを覆うように配置されていて、中央孔４３Ａと環状隙間４４Ａとが筒形ボディ３１の軸方向で重ならないようになっている。

図３に示すように、環状障害壁４３と中央障害壁４４は、複数の支柱４７によって連結されてインナーユニット４０を構成している。支柱４７は、環状障害壁４３よりも大径なフランジ壁４１から起立して筒形ボディ３１の軸方向に延び、環状障害壁４３と中央障害壁４４とを貫通して、環状障害壁４３と中央障害壁４４との間を一定の間隔で固定している。図２に示されるように、インナーユニット４０は、筒形ボディ３１の上流側の開口部３２から挿入され、フランジ壁４１を筒形ボディ３１のフランジ３１Ｆと上流側配管７１のフランジ７１Ｆとの間に挟むことで筒形ボディ３１内に位置決めされている。なお、フランジ壁４１の中央部に貫通形成された円形孔４１Ａは、例えば、中央孔４３Ａと同一径となっている（図２参照）。

本実施形態では、複数の支柱４７は、筒形ボディ３１の周方向で１８０度離れた位置に対をなして配置される１対の対向支柱４７Ｔ，４７Ｔのみで構成されている。このように、本実施形態では、環状障害壁４３と中央障害壁４４を連結する支柱４７の数が２つのみとなっているので、支柱４７による流体の圧損を低減することが可能となっている。

図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示すように、各対向支柱４７Ｔは、筒形ボディ３１の軸方向から見たときに、対向支柱４７Ｔと筒形ボディ３１の中心軸を結ぶ直線Ｌ１と計測流路２０の流路断面の長手方向とのなす角が４５度以下となる範囲に配置される。言い換えれば、１対の対向支柱４７Ｔ，４７Ｔの対向方向と計測流路２０の流路断面の長手方向とのなす角が４５度以下となっている。図４（Ａ）と図４（Ｂ）とには、１対の対向支柱４７Ｔ，４７Ｔの対向方向と計測流路２０の流路断面の長手方向とのなす角が０度のもの（即ち、両方向が一致するもの）と、４５度のものが示されている。また、図４（Ｃ）には、本発明の技術的範囲に属しない参考例として、１対の対向支柱４７Ｔ，４７Ｔの対向方向と計測流路２０の流路断面の長手方向とのなす角が９０度のものが示されている。

本実施形態に係る流量計１０の構成に関する説明は以上である。次に、流量計１０の作用効果について説明する。

本実施形態の流量計１０では、１対の対向支柱４７Ｔ，４７Ｔの対向方向と計測流路２０の流路断面の長手方向とのなす角が４５度以下（図４（Ａ）及び図４（Ｂ）参照）になっているので、以下の［確認実験］で説明するように、上流側に接続される配管に起因した計測値の変化を低減することが可能となる。しかも、本実施形態では、複数の支柱４７が１対の対向支柱４７Ｔ，４７Ｔのみからなるので、支柱４７による圧損を低減しつつ、計測値の変化を効率よく低減することが可能となる。なお、１対の対向支柱４７Ｔ，４７Ｔの対向方向と計測流路の流路断面の長手方向とのなす角は、０度とすることが好ましい（図４（Ａ）参照）。

［確認実験］
本発明に係る流量計１０の効果を、実験により確認した。具体的には、図５に示すように、流量計１０の上流側に試験用配管８１を、下流側にストレート管８２を接続し、ストレート管８２の下流側寄り部分に標準器８５を取り付けた。そして、ストレート管８２の下流側に接続したブロワ８３にて室内空気を吸引し、流量計１０と標準器８５の計測値のズレを測定した。実験条件及び実験結果は、以下の通りである。

［実験条件］
流量計１０における１対の対向支柱４７Ｔ，４７Ｔの配置を、図４（Ａ）と図４（Ｂ）に示す配置としたもの実験例１，２とした。また、流量計１０において１対の対向支柱４７Ｔ，４７Ｔの配置を図４（Ｃ）に示す配置としたものを、実験例３とした。流量については、ブロワ８３の最大吸引量を１００％としたときに、０〜１００％の範囲で吸引量を変化させて、空気の流量を変化させた。そして、実験例１〜３について、各流量における計測値のズレを測定した。試験用配管８１としては、ストレート管とエルボ管の２種類を用いた（図５には、エルボ管の例が示されている。）。標準器８５としては、臨界ノズルを使用した。なお、試験中の室内温度は２３℃、室内圧力は大気圧、室内湿度は５０％ＲＨである。

［実験結果］
実験例１〜３の実験結果を図６〜図８に示す。図６〜図８において、縦軸の計測値のズレ（％）は、各実験例１〜３の流量計の計測値と標準器８５の計測値との差を、標準器８５の計測値で除することで算出した。図６〜図８に示すように、実験例１〜３の何れについても、流量が０〜３０％の範囲で、計測値のズレ（％）が大きくなっている。また、流量０〜３０％の範囲では、実験例１〜３の何れについても、試験用配管８１としてエルボ管を用いた場合の方が、ストレート管を用いた場合よりも、計測値のズレ（％）が大きくなっている。

図９には、試験用配管８１としてエルボ管が用いられた場合における実験例１〜３の結果の流量０〜４０％の範囲が拡大して示されている。同図に示されるように、計測値のズレ（％）は、１対の対向支柱４７Ｔ，４７Ｔの対向方向と計測流路２０の流路断面の長手方向のなす角が９０度の場合（図４（Ｃ）参照）で、−０．６９％〜０．８８％、４５度の場合（図４（Ｂ）参照）で、−０．４１％〜０．５６％、０度の場合（図４（Ａ）参照）で、−０．４６％〜０．３１％となっていて、両方向のなす角が小さくなるに従って、計測値のズレ（％）が小さくなっていることが分かる。このことから、１対の対向支柱４７Ｔ，４７Ｔの対向方向と計測流路２０の流路断面の長手方向とのなす角が４５度以下の場合には、その角が４５度より大きい場合よりも、上流側の配管（試験用配管８１）に起因した計測値の変化が低減されることが確認できた。

なお、流量計１０の効果の原因については、以下のことが推測される。この推測について説明する前に、まず、消音器３０がない場合を考える。この場合において、図１０（Ａ）に示すように、計測流路２０の流路断面の長手方向に流体の流速分布があると、１対の送受波器２１，２１が送受波する超音波は、ある流速で流れる流体の部分のみを通過し、超音波の通過領域に流速分布が反映されない。このため、流体の流速の平均値を計測することが困難となり、流量計測値が安定し難くなる。なお、図１０（Ｂ）に示すように、計測流路２０の流路断面の短手方向に流体の流速分布がある場合には、１対の送受波器２１，２１が送受波する超音波の通過領域に流速分布が反映されるので、流速の平均値を計測することが可能となり、流量計測値が安定し易くなる。このように、流量計測値が変化する一因として、流体の流速分布が考えられる。

次に、消音器３０がある場合について考える。流量計測部１１の上流側に消音器３０があると、環状障害壁４３と中央障害壁４４とによって、流体は、筒形ボディ３１の径方向中央側と径方向外側との間を行き来しながら蛇行するうように流れる。このように、消音器３０では、筒形ボディ３１の軸方向に直線状に流体が流れる場合と比較して、流体が流れる距離が長くなるので、流体の流速分布が平滑化されやすくなる。図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）には、流体の流れが乱流である場合と、層流である場合における流速分布の平滑化が概念的に示されている（図１１（Ａ）及ぶ図１１（Ｂ）では、矢印の大きさが流速の大きさを表している。）。

ところで、一般に、層流は、流速が比較的低い場合に起こり易く、乱流は、流速が比較的高い場合に起こり易いことが知られている。従って、層流と乱流が切り替わる遷移域では、図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）に示した何れの平滑化も起こり難く、消音器３０による平滑化の効果が低下することが考えられる。図６〜図８に示した実験結果において、流量０〜３０％の範囲で計測値のズレ（％）が大きくなっていることの原因は、流体の流れが遷移域となっっていることが原因であると推測される。

ここで、計測流路２０の流路断面の長手方向に流体の流速分布がある場合において、１対の対向支柱４７Ｔ，４７Ｔの対向方向と計測流路２０の流路断面の長手方向とのなす角が９０度であると、図１２に示すように、流体の流れは、対向支柱４７Ｔ，４７Ｔによって流速が速い部分と遅い部分とに分けられる（図１２では、矢印の大きさが流速の大きさを表している。）。従って、消音器３０内を流れる流体は、筒形ボディ３１の径方向中央側から径方向外側へ移動し、再び径方向中央側へ戻ってくるまでの間、流速分布が速い部分と遅い部分が混ざり合うことが困難となり、流速分布の平滑化にかかる時間が長くなることが予想される。

これに対し、１対の対向支柱４７Ｔ，４７Ｔの対向方向と計測流路２０の流路断面の長手方向とのなす角度が０度であると、図１３に示すように、対向支柱４７Ｔ，４７Ｔによって分けられた流体は、対向支柱４７Ｔ，４７Ｔによって分けられる前の流速分布と同様の流速分布を有することとなる（図１３では、矢印の大きさが流速の大きさを表している。）。従って、筒形ボディ３１の径方向中央側から径方向外側へ移動し、再び径方向中央側へ戻ってくるまでの間、流速分布が速い部分と遅い部分が混ざり易くなり、流速分布の平滑化にかかる時間が短くなることが予想される。

以上、纏めると、消音器３０による流速分布の平滑化にかかる時間は、１対の対向支柱４７Ｔ，４７Ｔの対向方向と計測流路２０の流路断面の長手方向とのなす角度に依存して変化すると考えられる。この変化は、特に、層流と乱流の遷移域において顕著であると考えられる。そして、１対の対向支柱４７Ｔ，４７Ｔの対向方向と計測流路２０の流路断面の長手方向とのなす角度が０度〜４５度の範囲になる場合、その角度が４５度〜９０度の範囲にあるときよりも、平滑化にかかる時間が短くなると考えられる。そして、この平滑化にかかる時間の相違が、実験例１〜３の計測値のズレ（％）の相違となって表れていると推測される。

［第２実施形態］
以下、本実施形態の第２実施形態を図１４〜図１８に基づいて説明する。図１４（Ａ）及び図１４（Ｂ）に示すように、本実施形態の消音器付き超音波流量計１０Ｖ（以下、単に、流量計１０Ｖという。）は、主として、流量計測部１１Ｖの構成が上記第１実施形態の流量計測部１１の構成と異なっている。具体的には、計測流路２０Ｖは、断面円形状になっていて、１対の送受波器２１，２１は、計測流路２０の中心軸と斜めに交差する方向で対向配置されるように計測管１２に固定して備えられている。

本実施形態では、複数の支柱４７は、筒形ボディ３１の軸方向から見たときに、１対の送受波器２１，２１に対する周方向のズレが４５度以上、９０度以下となる範囲に配置されている（図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）参照）。詳細には、本実施形態では、上記第１実施形態と同様に、複数の支柱４７が１対の対向支柱４７Ｔ，４７Ｔのみで構成され、筒形ボディ３１の軸方向から見たときに、１対の対向支柱４７Ｔ，４７Ｔの対向方向と１対の送受波器２１，２１の対向方向とのなす角が４５度以上、９０度以下となっている。なお、図１５（Ａ）と図１５（Ｂ）とには、１対の対向支柱４７Ｔ，４７Ｔの対向方向と１対の送受波器２１，２１の流路断面の長手方向とのなす角が９０度のもの（即ち、両方向が直交するもの）と、４５度のものが示されている。また、図１５（Ｃ）には、本発明の技術的範囲に属しない参考例として、１対の対向支柱４７Ｔ，４７Ｔの対向方向と送受波器２１，２１の対向方向とのなす角が０度のものが示されている。

流量計１０Ｖのその他の構成は、上記第１実施形態と同様になっているので、同一符号を付すことで説明を省略する。本実施形態によれば、上記実施形態と同様の効果を奏することが可能となる。

なお、流量計１０Ｖの効果の原因については、以下のことが推測される。この推測の説明においても、記第１実施形態のときと同様に、まず、消音器３０がない場合を考える。この場合において、図１６（Ａ）に示すように、１対の送受波器２１，２１の対向方向に流体の流速分布があると、１対の送受波器２１，２１が送受波する超音波の通過領域に流速分布が反映されるので、流速の平均値を計測することが可能となり、流量計測値が安定し易くなる一方、図１６（Ｂ）に示すように、１対の送受波器２１，２１の対向方向と直交する方向に流体の流速分布があると、超音波の通過領域に流速分布が反映されない。このため、流体の流速の平均値を計測することが困難となり、流量計測値が安定し難くなるこのように、本実施形態においても、流量計測値が変化する一因として、流体の流速分布が考えられる。なお、図１６（Ａ）及び図１６（Ｂ）では、矢印の大きさが流速の大きさを表している。

次に、消音器３０がある場合について考える。上記第１実施形態と同様に、消音器３０では、筒形ボディ３１内を流体が蛇行しながら流れるので、筒形ボディ３１の軸方向に直線状に流体が流れる場合と比較して、流体が流れる距離が長くなり、流体の流速分布が平滑化されやすくなる。

ここで、筒形ボディ３１の軸方向から見て、１対の送受波器２１，２１の対向方向と直交する方向に流体の流速分布がある場合に、１対の対向支柱４７Ｔ，４７Ｔの対向方向と１対の送受波器２１，２１の対向方向とのなす角が０度であると、図１７に示すように、流体の流れは、対向支柱４７Ｔ，４７Ｔによって流速が速い部分と遅い部分とに分けられる（図１７では、矢印の大きさが流速の大きさを表している。）。従って、消音器３０内を流れる流体は、流速分布が速い部分と遅い部分が混ざり合うことが困難となり、流速分布の平滑化にかかる時間が長くなることが予想される。

これに対し、筒形ボディ３１の軸方向から見て、１対の対向支柱４７Ｔ，４７Ｔの対向方向と１対の送受波器２１，２１の対向方向とが直交していると、図１８に示すように、対向支柱４７Ｔ，４７Ｔによって分けられた流体は、対向支柱４７Ｔ，４７Ｔによって分けられる前の流速分布と同様の流速分布を有することとなる（図１８では、矢印の大きさが流速の大きさを表している。）。従って、消音器３０内を流れる流体は、流速分布が速い部分と遅い部分が混ざり易くなり、流速分布の平滑化にかかる時間が短くなることが予想される。

以上、纏めると、消音器３０による流速分布の平滑化にかかる時間は、筒形ボディ３１の軸方向かた見たときの１対の対向支柱４７Ｔ，４７Ｔの対向方向と１対の送受波器２１，２１の対向方向とのなす角度に依存して変化すると考えられる。そして、１対の対向支柱４７Ｔ，４７Ｔの対向方向と１対の送受波器２１，２１の対向方向とのなす角度が４５〜９０度の範囲にある場合、その角度が０度〜４５度の範囲にある場合よりも、平滑化にかかる時間が短くなると考えられる。

［他の実施形態］
本発明は、上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。

（１）上記第１実施形態では、支柱４７を２本のみ備えた構成であったが、筒形ボディ３１の軸方向から見たときに、各支柱４７が、その支柱４７と筒形ボディ３１の中心軸とを結ぶ直線と計測流路２０の流路断面の長手方向とのなす角が４５度以下の範囲に配置されていれば、図１９（Ａ）及び図１９（Ｂ）に示すように、３本以上備えた構成であってもよい。なお、この場合において、複数の支柱４７には、１対の対向支柱４７Ｔ，４７Ｔを含む構成であってもよいし、１対の対向支柱４７Ｔ，４７Ｔを含まない構成であってもよい。

（２）上記第２実施形態では、支柱４７を２本のみ備えた構成であったが、筒形ボディ３１の軸方向から見たときに、１対の送受波器２１，２１に対する周方向のズレが４５度以上、９０度以下となる範囲に各支柱４７が配置されていれば図２０（Ａ）及び図２０（Ｂ）に示すように、３本以上備えた構成であってもよい。なお、この場合において、複数の支柱４７には、１対の対向支柱４７Ｔ，４７Ｔを含む構成であってもよいし、１対の対向支柱４７Ｔ，４７Ｔを含まない構成であってもよい。

（３）上記実施形態では、中央障害壁４４は円形であったが、四角形状であってもよいし楕円形状であってもよい。また、上記実施形態では、環状障害壁４３は円形であったが、四角形状であってもよいし楕円形状であってもよい

（４）上記実施形態では、環状障害壁４３と中央障害壁４４を複数ずつ備えた構成であったが、１つずつ備えた構成であってもよい。

１０，１０Ｖ 消音器付き超音波流量計
１１，１１Ｖ 流量計測部
２０，２０Ｖ 計測流路
２１，２１Ｖ 送受波器
３０ 消音器
４３ 環状障害壁
４４ 中央障害壁
４７ 支柱
４７Ｔ 対向支柱

Claims (6)

1. １対の送受波器の間で超音波を送受波することで計測流路を流れる流体の流量を計測する流量計測部の上流側に消音器が備えられた消音器付き超音波流量計であって、
   前記計測流路は、断面矩形状をなすと共に、前記１対の送受波器は、前記計測流路の中心軸上に対向配置され、
   前記消音器には、
   前記計測流路と同軸に配置される筒形ボディと、
   前記筒形ボディの内周面に嵌合される環状障害壁と、
   前記環状障害壁の内側に形成される中央孔を覆うと共に、前記筒形ボディの内周面との間に環状隙間を形成する中央障害壁と、
   前記環状障害壁と前記中央障害壁とが前記筒形ボディの軸方向で交互に配置されるように、前記環状障害壁と前記中央障害壁とを連結する複数の支柱と、が備えられている消音器付き超音波流量計において、
   各前記支柱は、前記筒形ボディの中心軸方向から見たときに、その支柱と前記筒形ボディの中心軸とを結ぶ直線と前記計測流路の流路断面の長手方向とのなす角度が４５度以下となる範囲に配置されている消音器付き超音波流量計。
2. 前記複数の支柱は、前記筒形ボディの周方向で１８０度離れた位置に配置される１対の対向支柱のみからなる請求項１に記載の消音器付き超音波流量計。
3. 前記１対の対向支柱が前記計測流路の流路断面の長手方向に一致している請求項２に記載の消音器付き超音波流量計。
4. １対の送受波器の間で超音波を送受波することで計測流路を流れる流体の流量を計測する流量計測部の上流側に消音器が備えられた消音器付き超音波流量計であって、
   前記１対の送受波器は、前記計測流路の中心軸と斜めに交差する方向に対向配置され、
   前記消音器には、
   前記計測流路と同軸に配置される筒形ボディと、
   前記筒形ボディの内周面に嵌合される環状障害壁と、
   前記環状障害壁の内側に形成される中央孔を覆うと共に、前記筒形ボディの内周面との間に環状隙間を形成する中央障害壁と、
   前記環状障害壁と前記中央障害壁とが前記筒形ボディの軸方向で交互に配置されるように、前記環状障害壁と前記中央障害壁とを連結する複数の支柱と、が備えられている消音器付き超音波流量計において、
   前記複数の支柱は、前記筒形ボディの軸方向から見たときに、前記１対の送受波器に対する周方向のズレが４５度以上、９０度以下となる範囲に配置されている消音器付き超音波流量計。
5. 前記複数の支柱は、前記筒形ボディの周方向で１８０度離れた位置に配置される１対の対向支柱のみからなる請求項４に記載の消音器付き超音波流量計。
6. 前記１対の対向支柱の対向方向が前記１対の送受波器の対向方向と直交する請求項５に記載の消音器付き超音波流量計。