JPH11325994A

JPH11325994A - 超音波流量計

Info

Publication number: JPH11325994A
Application number: JP10136443A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Tanaka; 豊田中
Original assignee: Aichi Tokei Denki Co Ltd
Current assignee: Aichi Tokei Denki Co Ltd
Priority date: 1998-05-19
Filing date: 1998-05-19
Publication date: 1999-11-26
Anticipated expiration: 2018-05-19
Also published as: JP3958863B2

Abstract

(57)【要約】【課題】流路断面積が大きく、かつ精度の高い計測が
行え、更にコンパクト化が可能な超音波流量計を提供す
る。【解決手段】両端が開口した筒状のケース１内に筒状
の中央コーン１６を同心的に配置する。ケース１と中央
コーン１６間に筒状の仕切板１２を配置して、これらに
より複数の流路を重合状態に形成する。ケース１の両端
開口部にセンサケースリング４，５を嵌合装着する。両
センサケースリング４，５に、上記流路１５，１７の延
長線上に位置して一組の超音波発受信センサ２６Ａ，２
６Ｂ，２７Ａ，２７Ｂを対向的に備える。更に、ケース
の両開口端部における上記両センサケースリング４，５
の外側に、リング状の蓋フランジ６，７を嵌合装着す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は超音波流量計に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、図４に示すように、二重円管１０
１，１０２により形成された断面円環状の１つの流路１
０３に、その管軸方向に沿って被計測流体を流し、一組
（一対）の超音波発受信センサの一方１０４を内管１０
１に配置し、他方１０５を外管１０２に配置して、超音
波１０６を流れに対して斜めに横断するように発射し、
発受信センサ間を結ぶ線平均流速から流量を演算して求
める超音波流量計が公知である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な超音波流量計においては、上記のように線平均流速か
ら流量を演算することから、流路内を流れる流体は整流
状態である必要がある。

【０００４】また、上記のような管の壁面間で形成され
る流路は整流効果が高いが、その整流には、流路幅（壁
面間の長さ）Ｈを、流路長（管軸方向長）Ｌに対して約
１／１０の長さにする必要がある。

【０００５】また、大容量の流量計にするためには、当
然ながらその流路断面積を大きくしなければならない。
そのため、上記従来の流量計においては、これを大容量
化するためには、狭い流路幅Ｈで大直径の円断面の流路
にしなければならず、流量計が径方向に大型化し、ま
た、流路幅Ｈを大きくした場合には流路長Ｌも長くな
り、管軸方向に大型化する問題がある。

【０００６】更に、上記従来のように内外管に発受信セ
ンサを配置するものにおいては、これらの内部機器の組
付用の開口部を外管１０２の途中に形成するとともに該
開口部に蓋を付設するか、或いはケースを分割する必要
があり、その流量計が大型化する問題もある。

【０００７】そこで本発明は、流量計の小型化を図り、
特に大容量の流量計に適する超音波流量計を提供するこ
とを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の第１の発明は、両端が開口した筒状
のケース内に筒状の中央コーンを配置し、該ケースと中
央コーン間に筒状の仕切板を配置して、これらの間によ
り複数の流路を重合状態に形成し、ケースの両端開口部
にセンサケースリングを嵌合装着し、該両センサケース
リングに、上記流路のうちの少なくとも１つの流路の延
長線上に位置して一組の超音波発受信センサを対向的に
備えたことを特徴とするものである。

【０００９】本発明においては、複数の流路を、夫々の
流路幅を整流効果が得られる狭い幅に形成して重合する
ことにより、超音波発受信センサにより精度の高い流量
計測が可能になるとともに、その複数の流路によって大
きな流路断面積を確保することができる。そのため、大
容量でかつ径方向の小型化を図ることができる。

【００１０】また、上記のように流路幅を狭くできるこ
とは、その流路長も短くすることができる。そのため、
大容量でかつ管軸方向の小型化を図ることができる。し
たがって、大容量でかつ精度が良く、更にコンパクトな
流量計を形成できる。

【００１１】請求項２記載の第２の発明は、両端が開口
した筒状のケース内に筒状の中央コーンを配置し、該ケ
ースと中央コーン間に筒状の仕切板を配置して、これら
の間により複数の流路を重合状態に形成し、ケースの両
端開口部にセンサケースリングを嵌合装着し、該両セン
サケースリングに、上記流路のうちの少なくとも１つの
流路の延長線上に位置して一組の超音波発受信センサを
対向的に備え、更に、ケースの両開口端部における上記
両センサケースリングの外側に、リング状の蓋フランジ
を嵌合装着したことを特徴とするものである。

【００１２】本発明においては、上記と同様の作用を発
揮する上に、上記の中央コーン、仕切板及びセンサケー
スリングを、ケースの両端開口部から挿入嵌合して内部
組み付けできるので、従来のように、ケースの中央部に
組付用開口部を設けてこれに蓋を設けたり、ケースを分
割するものに比べて流量計がコンパクトになり、かつケ
ースの構造が単純になってその加工も容易になる。

【００１３】更に、上記の構造によれば、流入口側と流
出口側を同一構造に形成できるため、配管に対するケー
スの接続方向の制限をなくすことができ、ケースの設置
性の向上を図ることができる。

【００１４】更に、リング状の蓋フランジを装着するこ
とにより、該蓋フランジ部で流路が絞られるため、該蓋
フランジの外周に形成される配管用のフランジ部での配
管ズレやパッキンのはみ出しなどによっても、流体の流
れの乱れが少なくなり、流量計測精度の向上を図ること
ができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１乃至図３に示す実施例に基づ
いて本発明の実施の形態について説明する。図１及び図
２は第１実施例を示す。

【００１６】超音波流量計を構成するケース１は両端が
開口する円筒状に形成され、その両端外周にはフランジ
２，３が一体形成されている。上記ケース１の両端開口
部の内周面にはセンサケースリング４，５が嵌合装着さ
れている。該両センサケースリング４，５の管軸方向の
外側には上記フランジ２，３と別体に形成したリング状
の蓋フランジ６，７が嵌合され、両センサケースリング
４，５の外脱を阻止している。該蓋フランジ６，７と上
記フランジ２，３とは段部８，９により軸方向の位置決
めがなされ、かつＯリング１０，１１によりシールされ
ている。

【００１７】上記蓋フランジ６，７における流通口６
ａ，７ａを形成する内方側周面６ｂ，７ｂは、上記セン
サケースリング４，５の内面と同径に形成され、また、
外方側周面は外側が拡開するテーパ面６ｃ，７ｃに形成
されている。すなわち、両流通口６ａ，７ａは内側へ向
かって絞られている。この絞り径としては、例えばφ８
０からφ７０に絞る。

【００１８】上記ケース１の内部にはケース１の内径よ
り小径の円筒に形成された仕切板１２がケース１と同心
的に配置されている。該仕切板１２の軸方向長は、該仕
切板１２の端面と上記センサケースリング４，５の内端
面に流通部１３，１４が形成されるように設定されてい
る。更に、仕切板１２は薄肉板で形成され、その直径
は、その外周面と上記ケース１の内周面とで整流効果が
得られるような狭い流路幅Ｈ₁の第１流路１５が形成さ
れるように設定されている。

【００１９】上記円筒状の仕切板１２の内側には円筒状
の中央コーン１６が、上記ケース１及び仕切板１２と同
心的に配置されており、その外径は、その外周面と上記
仕切板１２の内周面とで整流効果が得られるような狭い
流路幅Ｈ₂の第２流路１７が形成されるように設定され
ている。

【００２０】例えば、ケース１の内径をφ１１０に設定
し、仕切板１２の板厚を２ｍｍにするとともにその外径
をφ９４に、内径をφ９２に設定し、また、中央コーン
１６の外径をφ７６に設定して、第１の流路１５の流路
幅Ｈ₁と第２の流路１７の流路幅Ｈ₂を夫々８ｍｍに形
成する。

【００２１】上記の構成により、流路幅Ｈ₁が狭いドー
ナツ状（円環状）の第１流路１５と、流路幅Ｈ₂が狭い
ドーナツ状（円環状）の第２流路１７が重合した２重円
管流路が形成される。

【００２２】上記中央コーン１６の両端部には、軸方向
断面における外面を凹状円弧面の誘導面１６ａ，１６ｂ
にしたコーン部１６ｃ，１６ｄが形成されており、該誘
導面１６ａ，１６ｂと上記センサケースリング４，５間
に流通部１８，１９が形成されている。

【００２３】上記流通部１３，１８及び１４，１９には
夫々軸方向に配置された３枚の整流板２０，２１，２２
及び２３（２４，２５）が周方向に等間隔に設けられて
おり、これらの整流板２０〜２５によって上記仕切板１
２及び中央コーン１６が所定位置に保持されている。

【００２４】上記第１流路１５の両端延長線上に位置し
て一組の超音波発受信センサ２６Ａ，２６Ｂが上記両セ
ンサケースリング４，５内に収納されて対向しており、
これら一組の超音波発受信センサ２６Ａ，２６Ｂによ
り、第１流路１５内を流通する流体の流量を、周知のよ
うにその流速から演算して求めるようになっている。

【００２５】また、上記第２流路１７の両端延長線上に
位置して他の一組の超音波発受信センサ２７Ａ，２７Ｂ
が上記両センサケースリング４，５内に収納され対向し
ており、これら一組の超音波発受信センサ２７Ａ，２７
Ｂにより、第２流路１７内を流通する流体の流量を、周
知のようにその流速から演算して求めるようになってい
る。

【００２６】なお、上記センサケースリング４，５に
は、超音波の通過穴４ａ，５ａが形成されている。上記
各組の発受信センサ２６Ａ，２６Ｂ及び２７Ａ，２７Ｂ
は周方向の任意の位置に設定するものである。

【００２７】上記フランジ２，３にはボルト穴２８，２
９が形成されている。図１において３０，３１はパッキ
ンを示す。上記の構造により、ケース１の一方を流入
側、他方を流出側とするものであるが、その一方のフラ
ンジ２、蓋フランジ６、センサケースリング４の形状
と、他方のフランジ３、蓋フランジ７、センサケースリ
ング５の形状は、軸方向（図１の左右方向）に対称に形
成され、いずれの側を流入側としても配管に接続できる
ようになっている。

【００２８】以上のような構造であるから、組み付けに
際しては、一方の発受信センサ２６Ａ，２７Ａを収納し
た一方のセンサケースリング４をケース１の一方の開口
部よりケース１内に嵌合装着するとともに一方の蓋フラ
ンジ６をケース１に嵌合装着する。また、他方の発受信
センサ２６Ｂ，２７Ｂを収納した他方のセンサケースリ
ング５をケース１の他方の開口部よりケース１内に嵌合
装着するとともに他方の蓋フランジ７をケース１に嵌合
装着して組み付ける。

【００２９】そして、図１の符号Ａ側を流入側としてフ
ランジ２を、図示しない上流側配管に対して、パッキン
３０を介在し、かつボルト穴２８を通じてボルトで接続
し、また、符号Ｂ側を流出側としてフランジ３を、図示
しない下流側配管に対してパッキン３１を介在し、かつ
ボルト穴２９を通じてボルトで接続してケース１を設置
する。この接続により、ケース１と配管とはパッキン３
０，３１によりシールされ、更に、蓋フランジ６，７は
一層強固に組み付けられる。

【００３０】なお、ケース１の設置に際しては、その表
示部３２を見やすい方向に設置することが望ましい。本
実施例においては、出入口のフランジ２，３等を上記の
ように対称形状として、いずれを流入口又は流出口とし
ても配管に接続できるようにしたので、表示部３２を見
やすい方向に向けてケース１を配管に接続できる。この
場合には、初期設置の際、流量計が流入方向を自動的に
判別して流通方向に対して正常に動作する機能を設け
る。

【００３１】このようにすることにより、ケース１の設
置方向の制約がなく、設置作業が容易かつ誤りなく行え
る。すなわち、仮に、設置方向（出入口側方向）が制約
されているケースにおいては、設置方向の誤りが生じる
おそれがあり、更に、表示部を機械的に回転して変向で
きる構造にしなければならず、その回転機構、防水性の
確保などが必要となる問題があるが、上記本実施例によ
れば、このような問題を解消できる。

【００３２】そして、被計測流体を流通させると、その
流体は蓋フランジ６の流入口６ａにおけるテーパ面６ｃ
で絞られて流入する。このように絞りを形成したのは、
狭いドーナツ状の流路１５，１７に対して発受信センサ
２６Ａ，２６Ｂ及び２７Ａ，２７Ｂの計測域は一部分で
あるため、偏流があると計測精度に悪影響を与えること
になることから、上記のように絞ることにより、配管の
ズレやパッキンのはみ出し等による偏流を少なくして計
測精度を高めるようにしたものである。

【００３３】上記のように流入した流体は、流通部１
８，１３を通じて第１流路１５と第２流路１７内に分流
し、該両流路１５，１７を流通した後、流通部１４，１
９を通じて蓋フランジ７の流出口７ａから下流の配管へ
流出する。

【００３４】上記流体の流通状態において、一方の一組
の発受信センサ２６Ａ，２６Ｂから超音波を発受信し
て、周知のように第１流路１５内における発受信センサ
間を結ぶ線平均流速から第１流路１５部の流量を演算し
て求める。また、他方の一組の発受信センサ２７Ａ，２
７Ｂから超音波を発受信して周知のように、第２流路１
７内における発受信センサ間を結ぶ線平均流速から第２
流路１７部の流量を演算して求める。そして、この両流
路１５，１７での流量を合計して全体の流量を求める。

【００３５】このとき、両流路１５，１７内を流れる流
体は、夫々の流路幅Ｈ₁，Ｈ₂が狭いため、夫々の流路
において整流された均一の流れとなり、精度の高い流量
を求めることができる。

【００３６】なお、第１流路１５と第２流路１７が共に
同一流量で均一な流れを生じる場合には、上記いずれか
一方の流路側のみに一組の発受信センサのみを設置し
て、その一方の流路の流量から全体流量を求めるように
してもよい。

【００３７】また、流路毎に発受信センサを設置する場
合でも、その流路毎に複数組設置してもよい。図１の鎖
線２６ｃ，２７ｃはこの場合の設置状態を示す。図３は
第２実施例を示す。

【００３８】本第２実施例は、上記第１実施例における
仕切板１２を厚みの大きい円筒状の仕切板４０とし、こ
の仕切板４０とケース１との間に上記と同様の第１流路
１５を形成し、仕切板４０と中央コーン４１との間に上
記と同様の第２流路１７を形成し、仕切板４０と中央コ
ーン４１の端部に外方が拡開するテーパ面４０ａ，４１
ａを形成し、該両テーパ面４０ａ，４１ａ間であって第
２流路１７の延長線上にセンサケースリング４２を配置
し、該センサケースリング４２に上記第１実施例の発受
信センサ２７Ａを収納したものである。また、中央コー
ン４１の先部は図３に示すように、センサケースリング
４２の内側に流体を分流誘導する先端テーパ面４１ｂ、
中間テーパ面４１ｃ、小径部４１ｄが連続形成されてい
る。

【００３９】なお、図面ではケース１の右側のみを表し
たもので、ケース１の左側も対称的に形成され、第２流
路１７の左側にもセンサケースリングを配置し、これに
他方の発受信センサ２７Ｂ（図示せず）が対向してい
る。

【００４０】その他の構造は上記第１実施例と同様であ
るので、同一部分には同一符号を付してその説明を省略
する。本第２実施例においても上記第１実施例と同様の
作用、効果を発揮できる。

【００４１】なお、上記各実施例においては、円筒状の
仕切板１７，４０を１枚としたが、この円筒状の仕切板
を複数枚、適宜間隔（流路幅）を有して多重的に設け、
２以上の流路を多重的に設けてもよい。

【００４２】

【発明の効果】以上のようであるから、請求項１記載の
発明によれば、流路断面積が大きく、かつ精度の高い計
測が行え、更に流量計のコンパクト化を図ることができ
る。そのため、大容量の超音波流量計に特に有効であ
る。

【００４３】請求項２記載の発明によれば、更に、流量
計のコンパクト化、ケースの設置性の容易化、流量計測
精度の向上化、ケースの製造の容易化を図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す縦断面図。

【図２】図１におけるＣ−Ｃ線断面図。

【図３】本発明の第２実施例を示す一部縦断面図。

【図４】従来構造を示す略斜視図。

【符号の説明】

１…ケース４，５，４２…セン
サケースリング６，７…蓋フランジ１２，４０…仕切板１５…第１流路１６，４１…中央コ
ーン１７…第２流路Ｈ₁，Ｈ₂…流路幅２６Ａ，２６Ｂ，２７Ａ，２７Ｂ…超音波発受信センサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】両端が開口した筒状のケース内に筒状の
中央コーンを配置し、該ケースと中央コーン間に筒状の
仕切板を配置して、これらの間により複数の流路を重合
状態に形成し、ケースの両端開口部にセンサケースリン
グを嵌合装着し、該両センサケースリングに、上記流路
のうちの少なくとも１つの流路の延長線上に位置して一
組の超音波発受信センサを対向的に備えたことを特徴と
する超音波流量計。
【請求項２】両端が開口した筒状のケース内に筒状の
中央コーンを配置し、該ケースと中央コーン間に筒状の
仕切板を配置して、これらの間により複数の流路を重合
状態に形成し、ケースの両端開口部にセンサケースリン
グを嵌合装着し、該両センサケースリングに、上記流路
のうちの少なくとも１つの流路の延長線上に位置して一
組の超音波発受信センサを対向的に備え、更に、ケース
の両開口端部における上記両センサケースリングの外側
に、リング状の蓋フランジを嵌合装着したことを特徴と
する超音波流量計。