JPH095133A - 超音波式流量計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 測定流路を着脱可能に構成して、広範囲の流
量計測を可能にする。 【構成】 着脱可能に構成した複数の流量測定部６ａ、
６ｂ、６ｃと、これら流量測定部６ａ〜６ｃを挟みそれ
ぞれ対応して配置された超音波振動子が設けられてい
る。また、これら振動子の信号を基に流量を算出する流
量演算部が設けられている。これによって超音波振動子
と流量演算部との接続を切換器により順次切換え、その
総和としての流量を計測することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、超音波により流量の計
測を行う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１２
に示すように、入口流路１と、出口流路２との間に斜め
方向に超音波流量計測部３を設け、入口流路１と超音波
流量計測部３との間に止め弁４、圧力調整器５を配置し
たものがあった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この場
合、全体の測定系は定められた寸法に固定されているた
め、流量レンジが変わるとそのレンジに対応した大きさ
になる様、測定系全体を新たに設計製作せねばならず、
汎用性に欠けるものであった。

【０００４】本発明は上記課題を解決するもので、測定
流路をブロック的に着脱可能に形成することにより、他
の部品に大幅な設計変更を施す事なく、広範囲の流量レ
ンジに対応して流量計測できる汎用性の高い流量計を提
供することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上流室と、下
流室と、その両端が前記上流室と前記下流室に対して連
通するとともに着脱可能に形成され、一対の超音波振動
子を配置した少なくとも一つの流量測定部と、前記上流
室に接続された入口部と、前記下流室に接続された出口
部と、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、前記超音波振動子と前記流量演算部と
の接続を切換える切換部より構成したものである。

【０００６】また、上流室と、下流室と、その両端が前
記上流室と前記下流室に対して連通するごとく一体的に
形成され、一対の超音波振動子を配置した流量測定部
と、その両端が前記上流室と前記下流室に対して連通す
るとともに着脱可能に形成され、一対の超音波振動子を
配置した少なくとも一つの流量測定部と、前記上流室に
接続された入口部と、前記下流室に接続された出口部
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、前記超音波振動子と前記流量演算部との
接続を切換える切換部より構成したものである。

【０００７】また、上流室と、下流室と、その両端が前
記上流室と前記下流室に対して連通するとともに着脱可
能に形成された少なくとも一つの流量測定部と、前記流
量測定部をはさんで配置された一対の超音波振動子と、
前記流量測定部と前記超音波振動子との間に配置され、
前記流量測定部の開口部に対応した部分のみが開口した
超音波吸収体と、前記上流室に接続された入口部と、前
記下流室に接続された出口部と、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より構成したも
のである。

【０００８】また、上流室と、下流室と、その両端が前
記上流室と前記下流室に対して連通するとともに着脱可
能に形成された少なくとも一つの流量測定部と、前記上
流室と下流室に配置された一対の超音波振動子と、前記
上流室に接続された、入口部と、前記下流室に接続され
た出口部と、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より構成したものである。

【０００９】また、上流室と、下流室と、その両端が前
記上流室と前記下流室に対して連通するとともに着脱可
能に形成され、一対の超音波振動子を配置した少なくと
も一つの流量測定部と、前記上流室に接続された入口部
と、前記下流室に接続された出口部と、前記上流室、下
流室の前記流量測定部と反対側において着脱可能に構成
した室壁から構成したものである。

【００１０】

【作用】本発明は上記した構成により、測定流路を着脱
可能な構成としているため、部分的な変更のみで、広範
囲の流量計測を行うことができるものである。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の第１の実施例を図１、２、
３、４、５を参照しながら説明する。

【００１２】図１において、６は流量測定部であり、ブ
ロック化された流量測定部６ａ、６ｂ、６ｃより形成さ
れている。７は流量測定部６の上流に設けられた上流
室、８は流量測定部６の下流に設けられた下流室であ
る。９は流量測定部６の取付け板であるが、同時に上流
室７の室壁にもなっている。また、１０も流量測定部６
の取付け板であるが、同時に下流室８の室壁にもなって
いる。１１は上流室７に接続された入口部、１２は下流
室８に接続された出口部である。

【００１３】図２はブロック化された流量測定部６ａの
部分破断斜視図である。１３は流路であり、その断面は
矩形状をしている。１４、１５は断面が矩形状の超音波
振動子である。１６、１７は流量測定部６ａを取付け板
９に取付けるためのネジ穴である。図示されていない
が、流量測定部６ａの反対側にも、取付け板１０に取付
けるためのネジ穴が開けられている。流量測定部６ｂ、
６ｃも６ａと同様の構造をしている。

【００１４】図３は取付け板９の斜視図である。１８は
開口部であり、ブロック化された流量測定部６ａ、６
ｂ、６ｃに対応して、開口部１８ａ、１８ｂ、１８ｃが
開けられている。１９、２０は流量測定部６ａ、６ｂ、
６ｃを取付けるためのビス穴であり、それぞれ１９ａ、
１９ｂ、１９ｃ、および２０ａ、２０ｂ、２０ｃが対応
している。また、２１、２２、２３、２４は取付け板９
を上流室７に取付けるためのビス穴である。取付け板１
０についても同様の構成になっている。

【００１５】図４は流量演算するためのブロックダイア
グラムである。２５は流量演算部であり、個別流速演算
部２６、個別流量演算部２７、全流量演算部２８より成
り立っている。２９は切換部であり、流量測定部６ａの
超音波振動子１４、１５と、流量測定部６ｂの超音波振
動子３０、３１、および流量測定部６ｃの超音波振動子
３２、３３を個別流速演算部２６に順次切換えて接続す
る機能を有するものである。

【００１６】次に作動を述べる。流体は入口部１１より
流入し、上流室７を経た後、流量測定部６に入り、その
後下流室８を経て、出口部１２より流出する。

【００１７】このとき流量測定部６は複数の流量測定部
６ａ、６ｂ、６ｃより構成されているため、流れは３つ
に分割される。今、流量測定部６ａ内の流れを考える。
図２において流れは流路１３を通過するが、このとき、
通常知られている方法により、超音波振動子１４、１５
間で、流路をよぎる様にして、超音波の送受が行われ
る。

【００１８】図４において、切換え部２９が超音波振動
子１４、１５を個別流速演算部２６に接続しているとす
ると、個別流速演算部２６にて、通常知られている方法
にて、上記超音波の伝搬時間より流速が計算される。こ
の流速をＶａ、流量測定部６ａの断面積をＳａとする
と、個別流量演算部２７では個別流量Ｑａを次式にて算
出する。

【００１９】Ｑａ＝Ｋａ・Ｖａ・Ｓａ ただし、ここでＫａは測定流速Ｖａを平均流速に換算す
る補正係数である。

【００２０】切換え部２９は順次接続を、流量測定部６
ｂの超音波振動子３０、３１、流量測定部６ｃの超音波
振動子３２、３３と切換え、上記と同様の計算をそれぞ
れについて行い、個別流量Ｑｂ、Ｑｃを得る。全ての流
れについて個別流量が得られると、全流量演算部２８に
てこれらの加算が行われ、全流量（Ｑ）が次式にて得ら
れる。

【００２１】Ｑ＝Ｑａ＋Ｑｂ＋Ｑｃ 図５はデータ取込みの様子を時系列的に示したものであ
る。

【００２２】この様な構成を取ることにより、より大き
な流量を計測する流量計を構成する場合には、流量測定
部６のブロック数を増加すればよい。また、より小さな
流量を計測する流量計を構成する場合にはブロック数を
減少すればよい。ブロック数の増減があった場合にはそ
の数に見合った開口部を有する取付け板９、１０を用い
ることになる。

【００２３】この様に、流量測定部６が着脱可能な形で
構成されているため、測定流量範囲の異なる流量計を構
成するに当たり、流量測定部の変更のみで対応ができ、
汎用性の高い流量計を提供することができる。

【００２４】次に第２の実施例について説明する。図６
において、３４は上流室、３５は下流室である。また、
上流室３４には入口部３６が、下流室３５には出口部３
７が接続されている。３８は上流室３４、下流室３５と
一体的に形成された固定流量測定部である。３９はブロ
ック化された流量測定部であり、第１の実施例における
流量測定部６と同一の構造を有している。４０、４１は
取付け板であり、機能的には第１の実施例における取付
け板９、１０と同様の働きを有するものである。

【００２５】図７は図６における固定流量測定部３８の
Ａ−Ａ’断面を示すものである。４２は固定の流量測定
部３８における流路であり、４３、４４は超音波振動子
である。

【００２６】次に作動を述べる。計測動作の基本的な方
法については第１の実施例と同じであり、ブロック化さ
れた流量測定部６の一部が固定の流量測定部３８に変わ
っただけである。この場合には総流量（Ｑ）は固定の流
量測定部の流量（Ｑｆ）とブロック化された流量測定部
３９の流量（Ｑｄ）の二つの流量の和として求められ
る。

【００２７】この例における構成では、上流室３４、固
定の流量測定部３８、下流室３５が一体的に形成されて
いるため、流量計全体としての基本構造が強度的にしっ
かりしたものとなっている。この構成をベースとして、
ブロック化した流量測定部３９を着脱自在に構成するた
め、全体として変形や、ゆがみの少ない状態での計測が
実現するため、精度的にも安定することが期待される。

【００２８】次に第３の実施例について説明する。図８
において、４５はブロック化された第一の流量測定部、
４６はブロック化された第二の流量測定部である。４
７、４８は側方支持部材である。

【００２９】図９において、４９は第一の流量測定部４
５の流路、５０は第二の流量測定部４６の流路である。

【００３０】側方支持部材４７は開口部５１、５２を有
している。５３は超音波吸収材であり、開口部５４、５
５を有している。５６は超音波振動子である。また、側
方支持部材４８は開口部５７、５８を有している。５９
は超音波吸収材であり、開口部６０、６１を有してい
る。６２は超音波振動子である。

【００３１】次に作動を述べる。超音波振動子５５、６
２間の超音波の送受は通常行なわれている方法で実施さ
れるが、この場合には流路４９と５０に対して一対の超
音波振動子５６と６２のみで信号処理が行なわれるた
め、これにより得られる流速値は流路４９と流路５０に
おける流速の平均値的な値が得られることになる。この
値に流路４９と５０の断面積を乗じて、全体の流量が求
められる。

【００３２】この例では、流量測定部４５、４６の開口
部５１、５２、５７、５８に対応する部分のみ開口部５
４、５５、６０、６１を有する超音波吸収材５３、５９
を用いることにより、あらかじめ大きいサイズの超音波
振動子５６、６２を一対用いるだけで幅広い流量レンジ
に対応することが出来る。

【００３３】次に第４の実施例について説明する。図１
０において、６３は流量測定部であり、ブロック化され
た流量測定部６３ａ、６３ｂ、６３ｃより構成されてい
る。６４は上流室、６５は下流室である。６６は上流室
６４に配置された超音波振動子であり、６７は下流室６
５に配置された超音波振動子である。

【００３４】次に作動を述べる。この例は第３の実施例
と超音波振動子の６６、６７の配置が違うだけである。
したがって、計測動作は基本的に第３の実施例と同じで
ある。この場合にも一対の超音波振動子６６、６７のみ
で計測が可能である。また、この場合には超音波振動子
６６、６７が流量計測部６３から離れて置かれているた
め、その前方に吸収材を配置する必要はない。

【００３５】次に第５の実施例について説明する。図１
１において、６８は流量測定部であり、ブロック化され
た流量測定部６８ａ、６８ｂ、６８ｃより構成されてい
る。６９は上流室、７０は下流室である。７１は上流室
６９の壁であり、７２は下流室７０に配置された壁であ
る。これらの壁７１、７２はいずれも上流室６９、下流
室７０に対して、着脱自在に配置されている。

【００３６】次に作動を述べる。この例における計測動
作は第１の実施例と同じである。この場合には壁７１、
７２が着脱可能に配置されているため、幅広い流量レン
ジに対応する上で上流室６９、下流室７０の変更が生じ
た場合にも対応できるようにしたものである。

【００３７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば次の効果が
得られる。

【００３８】（１）測定流路を着脱可能な構成としたた
め、大幅な設計変更をする事なく、広範囲の流量計測に
対応する流量計の構成が可能となる。

【００３９】（２）あらかじめ設定された測定流路をベ
ースとして、これより大流量の計測については着脱可能
な測定流路を用いることにより、流量計全体の強度的構
成を強固なものにすることができる。

【００４０】（３）一対の超音波振動子を用い、測定流
路のない部分を超音波吸収体で形成することにより、複
数の超音波振動子を用いる事なく広範囲の流量計測に対
応することができる。

【００４１】（４）一対の超音波振動子を上流、下流室
内に配置することにより、複数の超音波振動子を用いる
事なく広範囲の流量計測に対応することができる。

【００４２】（５）上流、下流室の室壁を着脱可能とす
ることにより、上流室、下流室の変更に対しても対応す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の超音波流量計の正面図

【図２】同流量計における流量測定部の一部破断斜視図

【図３】同流量計における取付け板の斜視図

【図４】同流量計における流量演算のブロック図

【図５】同流量計において時系列的にデータを取込む様
子を示した特性図

【図６】本発明の第２の実施例の超音波流量計における
一部破断正面図

【図７】同流量計における図６のＡ−Ａ’線断面図

【図８】本発明の第３の実施例の超音波流量計における
流量測定部の斜視図

【図９】同流量計における図８のＢ−Ｂ’線断面図

【図１０】本発明の第４の実施例の超音波流量計におけ
る一部破断正面図

【図１１】本発明の第５の実施例の超音波流量計におけ
る正面図

【図１２】従来の超音波流量計を上方から見た断面図

【符号の説明】 ６ 流量測定部 ７ 上流室 ８ 下流室 １１ 入口部 １２ 出口部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】上流室と、下流室と、その両端が前記上流
   室と前記下流室に対して連通するとともに着脱可能に形
   成され、一対の超音波振動子を配置した少なくとも一つ
   の流量測定部と、前記上流室に接続された入口部と、前
   記下流室に接続された出口部と、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、前記超音波
   振動子と前記流量演算部との接続を切換える切換部より
   構成された超音波式流量計。
2. 【請求項２】上流室と、下流室と、その両端が前記上流
   室と前記下流室に対して連通するごとく一体的に形成さ
   れ、一対の超音波振動子を配置した固定流量測定部と、
   その両端が前記上流室と前記下流室に対して連通すると
   ともに着脱可能に形成され、一対の超音波振動子を配置
   した少なくとも一つの着脱式流量測定部と、前記上流室
   に接続された入口部と、前記下流室に接続された出口部
   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、前記超音波振動子と前記流量演算部との
   接続を切換える切換部より構成された超音波式流量計。
3. 【請求項３】上流室と、下流室と、その両端が前記上流
   室と前記下流室に対して連通するとともに着脱可能に形
   成された少なくとも一つの流量測定部と、前記流量測定
   部をはさんで配置された一対の超音波振動子と、前記流
   量測定部と前記超音波振動子との間に配置され、前記流
   量測定部の開口部に対応した部分のみが開口した超音波
   吸収体と、前記上流室に接続された入口部と、前記下流
   室に接続された出口部と、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より構成された超音波
   式流量計。
4. 【請求項４】上流室と、下流室と、その両端が前記上流
   室と前記下流室に対して連通するとともに着脱可能に形
   成された少なくとも一つの流量測定部と、前記上流室と
   下流室に配置された一対の超音波振動子と、前記上流室
   に接続された、入口部と、前記下流室に接続された出口
   部と、前記超音波振動子からの信号を基に流量を算出す
   る流量演算部より構成された超音波式流量計。
5. 【請求項５】上流室と、下流室と、その両端が前記上流
   室と前記下流室に対して連通するとともに着脱可能に形
   成され、一対の超音波振動子を配置した少なくとも一つ
   の流量測定部と、前記上流室に接続された入口部と、前
   記下流室に接続された出口部と、前記上流室、下流室の
   前記流量測定部と反対側において着脱可能に構成した室
   壁からなる超音波式流量計。