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発明の名称 超音波式流量計
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平9−5133
公開日 平成9年(1997)1月10日
出願番号 特願平7−158977
出願日 平成7年(1995)6月26日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】滝本 智之 (外1名)
発明者 名和 基之 / 長岡 行夫 / 黄地 謙三
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。
特許請求の範囲
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
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、6b、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10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6b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37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。47、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45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、55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、62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54、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10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65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11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。




 

 


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