JP2000193502A - Flowmeter - Google Patents

Flowmeter

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JP2000193502A
JP2000193502A JP10373195A JP37319598A JP2000193502A JP 2000193502 A JP2000193502 A JP 2000193502A JP 10373195 A JP10373195 A JP 10373195A JP 37319598 A JP37319598 A JP 37319598A JP 2000193502 A JP2000193502 A JP 2000193502A
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JP
Japan
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sensor holder
pipe
ultrasonic
flange
ultrasonic waves
Prior art date
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Pending
Application number
JP10373195A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Koichi Tashiro
耕一 田代
Minoru Tanabe
稔 田辺
Koji Ogasawara
恒治 小笠原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokico Ltd
Original Assignee
Tokico Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a flowmeter in which the S/N ratio of a received ultrasonic signal can be improved. SOLUTION: In this flowmeter, a sensor holder 11 and a lining layer 21 of a material whose coustic impedance is different are formed so as to cover the surface (inclusive of insertion holes of screws 5) of a part excluding a diaphragm part 15, in the sensor holder 11 in which an ultrasonic element 16 is placed on the diaphragm part 15. The boundary face between the sensor holder 11 and the lining layer 21 attenuates or scatters leakage ultrasonic waves, which are propagated in the sensor holder 11 and which creep to the inside of a pipe 1 so as to reduce the leakage ultrasonic waves which are propagated to the pipe 1. As a result, the S/N ratio of a received signal which is received by a reception-side ultrasonic element 16b is improved. It is possible to deal properly with the high pressure of a fluid to be measured, which requires an increase in the number of screws 5 and an increase in their size.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、液体等の流体の流
量を測定する流量計に係り、特に超音波センサを用いる
流量計に関する。
The present invention relates to a flow meter for measuring a flow rate of a fluid such as a liquid, and more particularly to a flow meter using an ultrasonic sensor.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の流量計として超音波渦流量計を例
にして説明する。超音波渦流量計は、被測定流体が流れ
る流路を構成する管及び管内に配置されて外周側にカル
マン渦を発生させると共に内側に形成した測定通路に前
記カルマン渦に同期した流体の流れ変化(以下、流体流
れ変化という。)を発生させる略筒状の渦発生体からな
るハウジングと、超音波素子を底面部に載置し該底面部
を対向させて前記渦発生体の両開口部に嵌挿され前記渦
発生体と共に前記管にねじにより取り付けられる有底筒
状の一対のセンサホルダと、前記流体流れ変化発生領域
を介して前記一対の超音波素子に超音波の送・受信を行
わせ、流体流れ変化により受信超音波信号が受けた変調
量を検出して管を流れる流体の流量を求めるアンプ回路
とからなるものがある。
2. Description of the Related Art An ultrasonic vortex flowmeter will be described as an example of a conventional flowmeter. The ultrasonic vortex flowmeter is arranged in a pipe constituting a flow path through which the fluid to be measured flows, and generates a Karman vortex on the outer peripheral side and changes a flow of the fluid synchronized with the Karman vortex in a measurement passage formed inside. A housing made of a substantially cylindrical vortex generator for generating a change in fluid flow (hereinafter, referred to as a fluid flow change) and an ultrasonic element are placed on the bottom surface, and the bottom surface is opposed to both openings of the vortex generator. A pair of bottomed cylindrical sensor holders that are fitted and attached to the tube together with the vortex generator by screws, and transmit and receive ultrasonic waves to and from the pair of ultrasonic elements via the fluid flow change generation region. In addition, there is an amplifier circuit that detects a modulation amount received by a received ultrasonic signal due to a change in fluid flow and determines an amount of fluid flowing through the tube.

【0003】また、センサホルダと渦発生体の間、及び
渦発生体と管との間には、それぞれOリングが介装され
ており、このOリングで一対の超音波素子のうち送信側
のもの(以下、送信側超音波素子という。)から送信さ
れ渦発生体、管を伝搬して一対の超音波素子のうち受信
側のもの(以下、受信側超音波素子という。)に受信さ
れる超音波(ノイズ、回り込み超音波)を抑制し、受信
側超音波素子に受信される超音波のS/N比の向上を図
るようにしている。
[0003] O-rings are interposed between the sensor holder and the vortex generator and between the vortex generator and the pipe, respectively. (Hereinafter, referred to as a transmitting ultrasonic element), propagates through a vortex generator and a tube, and is received by a receiving one of the pair of ultrasonic elements (hereinafter, referred to as a receiving ultrasonic element). Ultrasonic waves (noise, wraparound ultrasonic waves) are suppressed, and the S / N ratio of ultrasonic waves received by the receiving-side ultrasonic element is improved.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来技術では、センサホルダが管に直接、ねじ止めさ
れるため、ねじを介して超音波が受信側超音波素子に回
り込むこととなり、その分、受信超音波信号のS/N比
の向上には制約があった。また、流量計では、高圧の被
測定流体を測定することがあるが、この場合、センサホ
ルダ取付部の耐圧力を向上させる上で、ねじ数を多くし
たりねじサイズを大きくしたりする必要がある。そし
て、このようにねじ数を多くしたりねじサイズを大きく
したりすると、センサホルダと管との接触面積(密着
性)が大きくなり、管に伝達する漏洩超音波(ノイズ)
が増加し、ひいては受信超音波信号のS/N比の低下を
招くことになる。
However, in the above-mentioned prior art, since the sensor holder is directly screwed to the tube, the ultrasonic wave goes around the receiving-side ultrasonic element via the screw. There has been a limitation in improving the S / N ratio of the received ultrasonic signal. In addition, a flow meter may measure a high-pressure fluid to be measured. In this case, it is necessary to increase the number of screws or increase the screw size in order to improve the pressure resistance of the sensor holder mounting portion. is there. When the number of screws or the size of the screw is increased, the contact area (adhesion) between the sensor holder and the pipe increases, and the leaked ultrasonic wave (noise) transmitted to the pipe is increased.
Is increased, and the S / N ratio of the received ultrasonic signal is reduced.

【0005】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、受信超音波信号のS/N比の向上を図ることができ
る流量計を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide a flowmeter capable of improving the S / N ratio of a received ultrasonic signal.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
被計測流体が流れる管と、前記管内に超音波を送信させ
る送信器と、該送信器から送信される超音波を受信する
受信器と、を備えた流量計において、前記送信器及び受
信器はともに、有底筒状で開口部側に前記管に固定する
ためのフランジが形成され底部の内面に超音波素子が載
置されるセンサホルダを有し、前記センサホルダの円筒
部とフランジとの外周面に、該センサホルダと異なる音
響インピーダンスを有するライニング層を形成したこと
を特徴とする。
According to the first aspect of the present invention,
A pipe through which a fluid to be measured flows, a transmitter that transmits ultrasonic waves into the pipe, and a receiver that receives ultrasonic waves transmitted from the transmitter, wherein the transmitter and the receiver include: Both have a sensor holder in which a flange for fixing to the pipe is formed on the opening side on the bottom side and an ultrasonic element is mounted on the inner surface of the bottom, and the cylindrical part of the sensor holder and the flange A lining layer having an acoustic impedance different from that of the sensor holder is formed on the outer peripheral surface.

【0007】請求項2記載の発明は、被計測流体が流れ
る管と、前記管内に超音波を送信させる送信器と、該送
信器から送信される超音波を受信する受信器と、を備え
た流量計において、前記送信器及び受信器はともに、有
底筒状で開口部側に前記管に固定するためのフランジが
形成され底部の内面に超音波素子が載置されるセンサホ
ルダを有し、前記センサホルダのフランジにおける前記
管との固定部ないし該フランジの基端部との間に略同心
円の波状に起伏する凸凹部を形成したことを特徴とす
る。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a pipe through which a fluid to be measured flows, a transmitter for transmitting ultrasonic waves into the pipe, and a receiver for receiving ultrasonic waves transmitted from the transmitter. In the flow meter, both the transmitter and the receiver have a sensor holder on which an ultrasonic element is mounted on the inner surface of the bottom, wherein a flange for fixing to the pipe is formed on the opening side on a bottomed cylindrical shape. A concentric wavy undulation is formed between a fixing portion of the sensor holder flange and the tube or a base end of the flange.

【0008】請求項3記載の発明は、被計測流体が流れ
る管と、前記管内に超音波を送信させる送信器と、該送
信器から送信される超音波を受信する受信器と、を備え
た流量計において、前記送信器及び受信器はともに、有
底筒状で開口部側に前記管に固定するためのフランジが
形成され底部の内面に超音波素子が載置されるセンサホ
ルダを有し、前記センサホルダと前記管とが音響インピ
ーダンスの異なる材質で構成されたことを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a tube through which a fluid to be measured flows, a transmitter for transmitting ultrasonic waves into the tube, and a receiver for receiving ultrasonic waves transmitted from the transmitter. In the flow meter, both the transmitter and the receiver have a sensor holder on which an ultrasonic element is mounted on the inner surface of the bottom, wherein a flange for fixing to the pipe is formed on the opening side on a bottomed cylindrical shape. The sensor holder and the tube are made of materials having different acoustic impedances.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】以下、本発明の第1実施の形態の
流量計を図1及び図2に基づいて説明する。この実施の
形態では流量計として超音波渦流量計を例にする。図1
及び図2において、被測定流体が流れる管1(流路)に
は、相対向して平坦部2が形成されている。管1の平坦
部2を形成した部分にはそれぞれ、孔3が形成されてい
る。この孔3に挿通してかつ前記管1内を横切るように
して略筒状の渦発生体4が、Oリング(図示省略)など
によりシールされ、かつ、ねじ5により管1に固定され
ている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A flow meter according to a first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. In this embodiment, an ultrasonic vortex flowmeter is taken as an example of the flowmeter. FIG.
2 and FIG. 2, flat portions 2 are formed opposite to each other in a pipe 1 (flow path) through which a fluid to be measured flows. A hole 3 is formed in each of the portions where the flat portion 2 of the tube 1 is formed. A substantially cylindrical vortex generator 4 is inserted through the hole 3 and crosses the inside of the tube 1, sealed by an O-ring (not shown) or the like, and fixed to the tube 1 by screws 5. .

【0010】渦発生体4は、管1の内径に比してわずか
に短い長さの筒状の渦発生体本体6と、この渦発生体本
体6に段差をもって連接し、渦発生体本体6に比して内
径及び外径が大きくてかつ前記孔3に嵌合される筒状嵌
合部7と、筒状嵌合部7の先端側に径方向外方に突出形
成された渦発生体フランジ部8とから大略構成されてお
り、渦発生体フランジ部8が前記平坦部2に接合されて
いる。なお、図示しない前記Oリングなどは筒状嵌合部
7と管1との間または渦発生体4と平坦部2との間に介
装されている。
The vortex generator 4 is connected to the cylindrical vortex generator main body 6 having a length slightly shorter than the inner diameter of the pipe 1 and the vortex generator main body 6 with a step. A cylindrical fitting portion 7 having an inner diameter and an outer diameter larger than that of the cylindrical fitting portion 7 and fitted into the hole 3, and a vortex generator formed to project radially outward at a tip end side of the cylindrical fitting portion 7. The vortex generator flange 8 is joined to the flat portion 2. The O-ring and the like (not shown) are interposed between the cylindrical fitting portion 7 and the pipe 1 or between the vortex generator 4 and the flat portion 2.

【0011】渦発生体本体6が上述したように管1内に
配置されることにより、渦発生体4の本体の下流側に被
測定流体の流速に比例する周波数でカルマン渦が交互に
発生するようになっている。また、渦発生体本体6に
は、その内側の中空部(以下、測定通路という。)9と
外側とを連通する2つの導入口10が形成されており、
カルマン渦の発生に伴い2つの導入口10に圧力差を生
じ、カルマン渦に同期して測定通路9内に流れ(流体流
れ変化)を生じるようになっている。ここで、流体流れ
変化はカルマン渦に同期したものであり、流体流れ変化
の発生周波数(ひいては、カルマン渦の発生周波数)を
検出することにより、被測定流体の流速、ひいては流量
を測定できることになる。本実施の形態では、渦発生体
4及び管1からハウジングが構成されている。
By arranging the vortex generator main body 6 in the tube 1 as described above, Karman vortices are generated alternately at a frequency proportional to the flow velocity of the fluid to be measured downstream of the main body of the vortex generator 4. It has become. Further, the vortex generator body 6 is formed with two inlets 10 that communicate the inner hollow portion (hereinafter referred to as a measurement passage) 9 with the outer side.
A pressure difference is generated between the two inlets 10 as the Karman vortex is generated, and a flow (fluid flow change) is generated in the measurement passage 9 in synchronization with the Karman vortex. Here, the fluid flow change is synchronized with the Karman vortex, and by detecting the frequency of occurrence of the fluid flow change (and thus the frequency of occurrence of the Karman vortex), the flow velocity of the fluid to be measured and, consequently, the flow rate can be measured. . In the present embodiment, a housing is constituted by the vortex generator 4 and the tube 1.

【0012】筒状嵌合部7にはステンレス等の材質のセ
ンサホルダ11が嵌挿して設けられている。センサホル
ダ11は、有底筒状のセンサホルダ本体12と、このセ
ンサホルダ本体12の開口側に径方向に突出して形成さ
れた環状のセンサホルダフランジ13(フランジ)とか
ら大略構成されている。センサホルダフランジ13と渦
発生体フランジ部8との間にはOリングなどからなる環
状のシール部材14が介装され、センサホルダ11は、
シール部材14及び渦発生体4と共に前記ねじ5により
管1に固定されている。
A sensor holder 11 made of a material such as stainless steel is fitted and provided in the cylindrical fitting portion 7. The sensor holder 11 generally includes a bottomed cylindrical sensor holder main body 12 and an annular sensor holder flange 13 (flange) formed so as to protrude radially from the opening side of the sensor holder main body 12. An annular sealing member 14 such as an O-ring is interposed between the sensor holder flange 13 and the vortex generator flange 8, and the sensor holder 11
Together with the sealing member 14 and the vortex generator 4, the screw 5 is fixed to the pipe 1.

【0013】センサホルダ本体12の底面部(以下、振
動板部という)15には圧電体からなる超音波素子16
が図示しないシリコン接着剤あるいはエポキシ樹脂等に
より音響的に接合されており、図示しない発振回路から
の駆動信号を受けて一方の超音波素子16が振動しセン
サホルダ本体12の振動板部15を介して測定通路9中
の被測定流体に超音波を送信し、この超音波が流体流れ
変化発生領域を通して他方の超音波素子16に受信され
るようになっている。以下、便宜上、適宜、前記一方
(図1上側)の超音波素子16を送信側超音波素子16
a、他方の超音波素子16を受信側超音波素子16bと
いう。センサホルダ11の開口部には、接着やプロジェ
クション溶接またはねじ込み等により蓋17が取り付け
られている。この蓋17には、電極18が取り付けられ
ハーメチックシールにより気密封止されている。電極1
8は超音波素子16とPTFE線やウレタン線等のリー
ド線19により接続されている。また、前記一対の超音
波素子16は、電極18を介して図示しない発振回路及
びアンプ回路に接続されており、一対の超音波素子16
に超音波の送・受信を行わせ、流体流れ変化により受信
超音波信号が受けた変調量を検出して管1を流れる被測
定流体の流量を求めるようにしている。
An ultrasonic element 16 made of a piezoelectric material is provided on a bottom portion (hereinafter referred to as a diaphragm) 15 of the sensor holder body 12.
Are acoustically bonded by a silicone adhesive or an epoxy resin (not shown), and one of the ultrasonic elements 16 vibrates in response to a drive signal from an oscillation circuit (not shown) via the diaphragm 15 of the sensor holder body 12. The ultrasonic wave is transmitted to the fluid to be measured in the measurement passage 9, and the ultrasonic wave is received by the other ultrasonic element 16 through the fluid flow change generation region. Hereinafter, for convenience, the one ultrasonic element 16 (upper side in FIG. 1) is appropriately replaced with the transmitting ultrasonic element 16.
a, the other ultrasonic element 16 is called a receiving-side ultrasonic element 16b. A lid 17 is attached to the opening of the sensor holder 11 by bonding, projection welding, screwing, or the like. An electrode 18 is attached to the lid 17 and hermetically sealed by a hermetic seal. Electrode 1
8 is connected to the ultrasonic element 16 by a lead wire 19 such as a PTFE wire or a urethane wire. The pair of ultrasonic elements 16 are connected to an oscillation circuit and an amplifier circuit (not shown) via electrodes 18, and the pair of ultrasonic elements 16
The transmission and reception of ultrasonic waves are performed, and the amount of modulation received by the received ultrasonic signal is detected by a change in the fluid flow to obtain the flow rate of the fluid to be measured flowing through the tube 1.

【0014】更に、センサホルダ11には振動板部15
及び筒状嵌合部7の内壁を除く部分の表面(ねじ5の挿
入孔20を含む)を覆うようにセンサホルダ11(ステ
ンレス等からなる)及びねじ5と異なる材質でその音響
インピーダンス(Z=ρc但し、ρ:伝搬媒質の密度、
c:音速)がセンサホルダ11及びねじ5と異なるライ
ニング層21が形成されている。ライニング層21は、
センサホルダ11及びねじ5と音響インピーダンスが異
なることにより、センサホルダ11及びライニング層2
1の境界面では音波の透過率が極めて低くなる。
Further, the diaphragm 15 is provided on the sensor holder 11.
The acoustic impedance of the sensor holder 11 (made of stainless steel or the like) and a material different from that of the screw 5 so as to cover the surface (including the insertion hole 20 of the screw 5) of the portion other than the inner wall of the cylindrical fitting portion 7 (Z = ρc, where ρ: density of the propagation medium,
A lining layer 21 having a c: sound speed different from that of the sensor holder 11 and the screw 5 is formed. The lining layer 21
Due to the difference in acoustic impedance from the sensor holder 11 and the screw 5, the sensor holder 11 and the lining layer 2
At the boundary surface 1, the transmittance of the sound wave is extremely low.

【0015】上述したように構成した超音波渦流量計で
は、被測定流体が管1内を流れると、渦発生体4の後流
側にカルマン渦が発生すると共に、カルマン渦発生に伴
い測定通路9に流体流れ変化が発生する。この際、送信
側超音波素子16aから超音波が送信されて流体流れ変
化を伝搬して受信側超音波素子16bに受信される場
合、受信超音波は流体流れ変化の発生周波数に応じた変
調を受けることになる。そして、アンプ回路は送信側超
音波素子16a及び受信側超音波素子16bの送・受信
信号を比較することにより、この変調分を検出して、管
1を流れる被測定流体の流量を測定する。
In the ultrasonic vortex flowmeter configured as described above, when the fluid to be measured flows through the pipe 1, a Karman vortex is generated on the downstream side of the vortex generator 4, and the measurement passage is generated with the Karman vortex. 9, a fluid flow change occurs. At this time, when the ultrasonic wave is transmitted from the transmitting-side ultrasonic element 16a, propagates the fluid flow change, and is received by the receiving-side ultrasonic element 16b, the received ultrasonic wave modulates according to the generation frequency of the fluid flow change. Will receive it. Then, the amplifier circuit compares the transmission / reception signals of the transmission-side ultrasonic element 16a and the reception-side ultrasonic element 16b, detects this modulation, and measures the flow rate of the fluid to be measured flowing through the tube 1.

【0016】ここで、送信側超音波素子16aから送信
された超音波は、被測定流体中を伝搬する超音波(以
下、主超音波という。)と、センサホルダ11を伝搬し
て管1の内部に侵入する漏洩超音波に分かれて進行す
る。この際、センサホルダ11には振動板部15及び筒
状嵌合部7の内壁を除く部分の表面(ねじ5の挿入孔2
0を含む)を覆うように、このセンサホルダ11に比し
て音響インピーダンスが異なる材質のライニング層21
が形成されており、センサホルダ11及びライニング層
21の境界面が漏洩超音波を減衰させたり散乱させたり
し、管1に伝搬される漏洩超音波を小さくする(すなわ
ち、センサホルダ11及びライニング層21の境界面が
センサホルダ11から管1へ伝搬される超音波を音響的
に絶縁するようにしている。)。このため、管1を介し
て受信側超音波素子16bに伝搬される漏洩超音波に比
して相対的に前記主超音波が大きくなり、受信側超音波
素子16bで受信される受信信号のS/N比が向上する
ことになる。
Here, the ultrasonic waves transmitted from the transmitting ultrasonic element 16a are transmitted through the fluid to be measured (hereinafter, referred to as main ultrasonic waves) and the ultrasonic waves transmitted through the sensor holder 11 and are transmitted through the tube 1. It proceeds by splitting into leaked ultrasonic waves that enter the interior. At this time, the surface of the sensor holder 11 excluding the diaphragm 15 and the inner wall of the cylindrical fitting portion 7 (the insertion hole 2 of the screw 5)
Lining layer 21 made of a material having a different acoustic impedance compared to the sensor holder 11 so as to cover the
Are formed, and the boundary surface between the sensor holder 11 and the lining layer 21 attenuates or scatters the leaked ultrasonic wave, thereby reducing the leaked ultrasonic wave transmitted to the pipe 1 (that is, the sensor holder 11 and the lining layer 21). The boundary surface 21 acoustically insulates the ultrasonic waves transmitted from the sensor holder 11 to the tube 1.) Therefore, the main ultrasonic wave becomes relatively larger than the leaked ultrasonic wave propagated to the receiving ultrasonic element 16b through the tube 1, and the S of the received signal received by the receiving ultrasonic element 16b becomes larger. / N ratio will be improved.

【0017】また、上述したように受信側超音波素子1
6bで受信される受信信号のS/N比が向上することに
より、大流量測定などのために管1を大口径化して超音
波の伝搬距離が長くなるような場合にも、高い信頼性を
もって対処することができる。また、上述したようにセ
ンサホルダ11におけるねじ5の挿入孔20を含む表面
(振動板部15及び筒状嵌合部7の内壁を除く)にライ
ニング層21を形成し漏洩超音波を低減しており、セン
サホルダ11及び渦発生体4を管1に固定するためのね
じ5の数量及びサイズにかかわらず、受信信号のS/N
比の向上が図れるので、ねじ5の数量の増加やそのサイ
ズの増大化が必要とされる被測定流体の高圧化に適切に
対処することができる。
As described above, the receiving-side ultrasonic element 1
By improving the S / N ratio of the reception signal received at 6b, even when the diameter of the tube 1 is increased for large flow rate measurement and the propagation distance of the ultrasonic wave is increased, the reliability is high. I can deal with it. Further, as described above, the lining layer 21 is formed on the surface of the sensor holder 11 including the insertion hole 20 of the screw 5 (excluding the diaphragm 15 and the inner wall of the cylindrical fitting portion 7) to reduce leakage ultrasonic waves. S / N of the received signal regardless of the number and size of the screws 5 for fixing the sensor holder 11 and the vortex generator 4 to the tube 1
Since the ratio can be improved, it is possible to appropriately cope with an increase in the number of screws 5 and an increase in the pressure of the fluid to be measured, which requires an increase in size.

【0018】上述した従来技術では、渦発生体と管との
間に空隙を形成したり、Oリングを介装したりして漏洩
超音波を低減するようにしており、渦発生体と管とを別
体にする必要があった。これに対して、本実施の形態で
は、センサホルダ11の表面にライニング層21を形成
して漏洩超音波を低減し受信信号のS/N比の向上を図
っているので、渦発生体4及び管1を一体成形する(例
えばロストワックス法等の精密鋳造法により得る)よう
にしてもよい。このように渦発生体4及び管1を一体成
形することにより、渦発生体4及び管1が別体である場
合に比して耐圧が大きくなるので、高耐圧が要求される
被測定流体の高圧時の信頼性の向上が図れると共に、被
測定流体の高圧時に渦発生体4及び管1を高耐圧となる
ように接合するための部材が不要となってその分、装置
の低廉化を図ることができる。
In the above-mentioned prior art, a gap is formed between the vortex generator and the tube, or an O-ring is interposed to reduce the leaked ultrasonic waves. Had to be separate. On the other hand, in the present embodiment, the lining layer 21 is formed on the surface of the sensor holder 11 to reduce the leakage ultrasonic waves and improve the S / N ratio of the received signal. The tube 1 may be integrally molded (obtained by a precision casting method such as a lost wax method). By integrally molding the vortex generator 4 and the tube 1 in this manner, the pressure resistance is increased as compared with the case where the vortex generator 4 and the tube 1 are separate bodies. In addition to improving reliability at high pressure, a member for joining the vortex generator 4 and the tube 1 so as to have a high pressure resistance at high pressure of the fluid to be measured is not required, thereby reducing the cost of the apparatus. be able to.

【0019】上記実施の形態では、渦発生体4内の流体
流れ変化により超音波が変調されることを利用して被測
定流体の流量を測定する場合を例にしたが、これに代え
て、カルマン渦により超音波が変調されることを利用し
て被測定流体の流量を測定する超音波流量計に本発明
(請求項1記載の発明)を適用してもよい。この場合、
渦発生体4に測定通路9及び2つの導入口10を形成す
る必要がなくなり、その分、構成が簡易になる。
In the above-described embodiment, the case where the flow rate of the fluid to be measured is measured by utilizing the fact that the ultrasonic wave is modulated by a change in the fluid flow in the vortex generator 4 is described. The present invention (the invention according to claim 1) may be applied to an ultrasonic flowmeter that measures the flow rate of a fluid to be measured by utilizing the modulation of ultrasonic waves by Karman vortices. in this case,
There is no need to form the measurement passage 9 and the two inlets 10 in the vortex generator 4, and the configuration is simplified accordingly.

【0020】また、本発明の送信器及び受信器は、上述
したカルマン渦または流体流れ変化を利用した超音波流
量計に限定されるものではなく、被測定流体の流れ方向
に所定距離空けて斜めに対向させて管1に一対の超音波
素子を配置し、ドップラー効果を利用して被測定流体の
流量を測定する超音波流量計に本発明(請求項1記載の
発明)を適用してもよい。この場合、渦発生体4の省略
がされ、管1がハウジングを構成することになる。ま
た、超音波素子を用いた相関式流量計にも適用できる。
Further, the transmitter and the receiver of the present invention are not limited to the ultrasonic flowmeter using the Karman vortex or the change in fluid flow described above, but are inclined at a predetermined distance in the flow direction of the fluid to be measured. The present invention (the invention according to claim 1) is applied to an ultrasonic flowmeter that arranges a pair of ultrasonic elements in a tube 1 so as to face the tube and measures the flow rate of a fluid to be measured using the Doppler effect. Good. In this case, the vortex generator 4 is omitted, and the tube 1 forms a housing. Further, the present invention can be applied to a correlation type flow meter using an ultrasonic element.

【0021】次に、本発明の第2実施の形態の流量計を
図3に基づいて説明する。図3において、センサホルダ
11のセンサホルダフランジ13の外周端部13aと渦
発生体フランジ部8との間にはシール部材14が介装さ
れており、かつ当該部においてセンサホルダ11及び渦
発生体4はねじ5により管1に結合されている。センサ
ホルダフランジ13の外周端部13aとセンサホルダフ
ランジ13の基端部13bとの間には、基端部13bか
ら外周端部13aに向けて径寸法が大きくなる複数条
(図3では6条)の環状凹部31(波状に起伏する凸凹
部)が、センサホルダフランジ13の上面部及び下面部
に交互に形成されている。
Next, a flow meter according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 3, a seal member 14 is interposed between an outer peripheral end 13a of a sensor holder flange 13 of the sensor holder 11 and the vortex generator flange 8, and the sensor holder 11 and the vortex generator 4 is connected to the tube 1 by screws 5. Between the outer peripheral end 13a of the sensor holder flange 13 and the base end 13b of the sensor holder flange 13, a plurality of lines (six in FIG. 3) whose radial dimension increases from the base end 13b toward the outer peripheral end 13a. ) Are formed alternately on the upper surface and the lower surface of the sensor holder flange 13.

【0022】この第2実施の形態では、センサホルダフ
ランジ13の外周端部13aと基端部13bとの間に環
状凹部31を形成しており、センサホルダ11における
超音波伝搬距離が長くなる上、伝搬経路が複雑になる。
このため、センサホルダフランジ13の環状凹部31の
外部をなす境界面で反射されるため漏洩超音波が大きく
減衰され、受信側超音波素子16b(図1参照)で受信
される受信信号のS/N比が向上することになる。この
場合、上述した第1実施の形態と同様にセンサホルダ1
1に振動板部15及び筒状嵌合部7の内壁を除く部分の
表面(ねじ5の挿入孔20を含む)を覆うようにライニ
ング層を形成してもよい。このようにライニング層を形
成することにより、環状凹部31による漏洩超音波の減
衰に加え、ライニング層との境界で起きる減衰があり、
S/N比のさらなる向上を図ることができる。また、環
状凹部31内部にライニング層21が形成されることに
よりライニング層21とセンサホルダ11の密着性が向
上し、ライニング層21の変形や剥離が抑制されること
になる。
In the second embodiment, the annular concave portion 31 is formed between the outer peripheral end portion 13a and the base end portion 13b of the sensor holder flange 13, so that the ultrasonic wave propagation distance in the sensor holder 11 becomes longer. , The propagation path becomes complicated.
For this reason, the reflected ultrasonic wave is greatly attenuated because it is reflected by the boundary surface outside the annular concave portion 31 of the sensor holder flange 13, and the S / S of the received signal received by the receiving side ultrasonic element 16b (see FIG. 1). The N ratio will be improved. In this case, the sensor holder 1 is similar to the first embodiment described above.
1, a lining layer may be formed so as to cover the surface (including the insertion hole 20 of the screw 5) of the portion excluding the inner wall of the diaphragm portion 15 and the cylindrical fitting portion 7. By forming the lining layer in this way, in addition to the attenuation of the leaked ultrasonic wave by the annular concave portion 31, there is an attenuation occurring at the boundary with the lining layer,
The S / N ratio can be further improved. Further, by forming the lining layer 21 inside the annular concave portion 31, the adhesion between the lining layer 21 and the sensor holder 11 is improved, and the deformation and peeling of the lining layer 21 are suppressed.

【0023】次に、本発明の第3実施の形態の流量計を
図4に基づいて説明する。この第3実施の形態の流量計
は、渦発生体(カルマン渦または流体流れ変化)を用い
ないで上述したドップラー効果を利用して流量測定を行
うタイプの超音波流量計であり、ステンレス製の管1
(ハウジング)に渦発生体を介さずに、直接、センサホ
ルダ11をねじ5により取りつけたものである。この場
合、センサホルダ11はPPSなどのステンレス製の管
1と音響インピーダンスが異なる材質となる樹脂材料で
形成されている。
Next, a flow meter according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The flowmeter according to the third embodiment is an ultrasonic flowmeter of a type that performs flow measurement using the above-described Doppler effect without using a vortex generator (Kalman vortex or fluid flow change), and is made of stainless steel. Tube 1
The sensor holder 11 is directly mounted on the (housing) with the screw 5 without the intervention of the vortex generator. In this case, the sensor holder 11 is formed of a resin material having a different acoustic impedance from the stainless steel tube 1 such as PPS.

【0024】この第3実施の形態では、音響インピーダ
ンスの異なるセンサホルダ11と管1との境界面が漏洩
超音波を減衰させたり散乱させたりし、管1に伝搬され
る漏洩超音波を小さくする(すなわち、センサホルダ1
1及び管1の境界面がセンサホルダ11から管1へ伝搬
される超音波を音響的に絶縁するようにしている。)。
このため、管1を介して受信側超音波素子16b(図1
参照)に伝搬される漏洩超音波に比して相対的に前記主
超音波が大きくなり、受信側超音波素子16b(図1参
照)で受信される受信信号のS/N比が向上することに
なる。この場合、ねじ5が仮に管1またはセンサホルダ
11と音響インピーダンスが同等の材質であっても、管
1及びセンサホルダ11のうち音響インピーダンスがね
じ5と異なる方と、このねじ5との境界面が音響的絶縁
機能を発揮し、ねじ5を介した漏洩超音波の伝搬が抑制
され、受信信号を良好なS/N比とすることができる。
In the third embodiment, the interface between the sensor holder 11 and the tube 1 having different acoustic impedances attenuates or scatters the leaked ultrasonic wave, thereby reducing the leaked ultrasonic wave transmitted to the tube 1. (That is, the sensor holder 1
The interface between the tube 1 and the tube 1 acoustically insulates the ultrasonic wave transmitted from the sensor holder 11 to the tube 1. ).
For this reason, the receiving side ultrasonic element 16b (FIG.
The main ultrasonic wave is relatively large compared to the leaked ultrasonic wave propagated to the receiving ultrasonic element 16b (see FIG. 1), and the S / N ratio of the received signal received by the receiving ultrasonic element 16b (see FIG. 1) is improved. become. In this case, even if the screw 5 is made of a material having the same acoustic impedance as that of the tube 1 or the sensor holder 11, the interface between the tube 1 and the sensor holder 11 whose acoustic impedance is different from that of the screw 5 and the screw 5. Exerts an acoustic insulation function, suppresses the propagation of leaked ultrasonic waves through the screw 5, and can make the received signal a good S / N ratio.

【0025】この第3実施の形態は、渦発生体を用いな
いタイプの超音波流量計を例にしたが、これに代えてカ
ルマン渦または流体流れ変化を利用して流量測定を行う
タイプの超音波流量計に本発明(請求項3記載の発明)
を適用してもよい。例えば、上記第1実施の形態におい
て、センサホルダ11及び管1を、音響インピーダンス
が異なる材質の材料で構成したり、あるいはセンサホル
ダ11及び渦発生体4を、音響インピーダンスが異なる
材質の材料で構成したりしてもよい。この場合、前記第
1実施の形態で設けたライニング層21を省略してもよ
い。
In the third embodiment, an ultrasonic flowmeter of a type not using a vortex generator is taken as an example. However, instead of this, an ultrasonic flowmeter of the type that measures a flow rate using a Karman vortex or a change in fluid flow is used. The present invention is applied to an ultrasonic flow meter (the invention according to claim 3).
May be applied. For example, in the first embodiment, the sensor holder 11 and the tube 1 are made of materials having different acoustic impedances, or the sensor holder 11 and the vortex generator 4 are made of materials having different acoustic impedances. Or you may. In this case, the lining layer 21 provided in the first embodiment may be omitted.

【0026】[0026]

【発明の効果】請求項1記載の発明は、センサホルダの
円筒部とフランジとの外周面に、該センサホルダと異な
る音響インピーダンスを有するライニング層を形成して
おり、センサホルダ及びライニング層の境界面が、セン
サホルダを伝搬して管の内部に侵入する超音波(漏洩超
音波)を減衰させたり散乱させたりし、管に伝搬される
漏洩超音波を小さくするので、受信側超音波素子で受信
される受信信号のS/N比が向上する。また、上述した
ように受信側超音波素子で受信される受信信号のS/N
比が向上することにより、ハウジングの流路の口径を大
きくして超音波の伝搬距離が長くなるような場合にも、
高い信頼性をもって対処することができる。また、上述
したようにセンサホルダにおけるねじの挿入孔を含む表
面にライニング層を形成し漏洩超音波を低減しており、
センサホルダ及び渦発生体を管に固定するためのねじの
数量及びサイズにかかわらず、受信信号のS/N比の向
上が図れるので、ねじの数量の増加やそのサイズの増大
化が必要とされる被測定流体の高圧化に適切に対処する
ことができる。
According to the first aspect of the present invention, a lining layer having an acoustic impedance different from that of the sensor holder is formed on the outer peripheral surface of the cylindrical portion and the flange of the sensor holder, and the boundary between the sensor holder and the lining layer is formed. The surface attenuates or scatters the ultrasonic waves (leakage ultrasonic waves) that enter the inside of the tube by propagating through the sensor holder, and reduce the leaked ultrasonic waves transmitted to the tube. The S / N ratio of the received signal to be received is improved. Also, as described above, the S / N of the received signal received by the receiving ultrasonic element
By improving the ratio, even if the propagation distance of the ultrasonic wave is increased by increasing the diameter of the flow path of the housing,
We can deal with it with high reliability. Also, as described above, a lining layer is formed on the surface of the sensor holder including the screw insertion hole to reduce leakage ultrasonic waves,
Regardless of the number and size of the screws for fixing the sensor holder and the vortex generator to the pipe, the S / N ratio of the received signal can be improved, so the number of screws and the size of the screws are required to be increased. It is possible to appropriately cope with the increase in the pressure of the fluid to be measured.

【0027】請求項2記載の発明は、センサホルダのフ
ランジにおける管との固定部ないし該フランジの基端部
との間に略同心円の波状に起伏する凸凹部を形成してお
り、センサホルダの超音波伝搬距離が長くなる上、伝搬
経路が複雑になるので、センサホルダにおける漏洩超音
波が大きく減衰され、受信側超音波素子で受信される受
信信号のS/N比が向上することになる。
According to a second aspect of the present invention, the sensor holder has a flange having a concentric corrugated undulation between a fixing portion of the flange of the sensor holder and the pipe or a base end of the flange. Since the ultrasonic wave propagation distance becomes longer and the propagation path becomes complicated, the leaked ultrasonic wave in the sensor holder is greatly attenuated, and the S / N ratio of the received signal received by the receiving ultrasonic element is improved. .

【0028】請求項3記載の発明は、センサホルダと管
とが音響インピーダンスの異なる材質で構成されてお
り、センサホルダと管との境界面が漏洩超音波を減衰さ
せたり散乱させたりし、管に伝搬される漏洩超音波を小
さくするので、受信側超音波素子で受信される受信信号
のS/N比が向上することになる。
According to a third aspect of the present invention, the sensor holder and the tube are made of materials having different acoustic impedances, and the boundary surface between the sensor holder and the tube attenuates or scatters the leaked ultrasonic waves, and , The S / N ratio of the received signal received by the receiving-side ultrasonic element is improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1実施の形態の流量計を示す断面図
である。
FIG. 1 is a sectional view showing a flow meter according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1の超音波流量計の超音波センサ取付部分を
示す断面図である。
FIG. 2 is a sectional view showing an ultrasonic sensor mounting portion of the ultrasonic flow meter of FIG. 1;

【図3】本発明の第2実施の形態の流量計を模式的に示
す断面図である。
FIG. 3 is a sectional view schematically showing a flow meter according to a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第3実施の形態を示す断面図である。FIG. 4 is a sectional view showing a third embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 管(流路、ハウジング) 4 渦発生体(ハウジング) 11 センサホルダ 15 振動板部(底面部) 16 超音波素子 16a,16b 送信側、受信側超音波素子 21 ライニング層 Reference Signs List 1 pipe (flow path, housing) 4 vortex generator (housing) 11 sensor holder 15 diaphragm part (bottom part) 16 ultrasonic elements 16a, 16b transmitting side, receiving side ultrasonic elements 21 lining layer

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 被計測流体が流れる管と、前記管内に超
音波を送信させる送信器と、該送信器から送信される超
音波を受信する受信器と、を備えた流量計において、 前記送信器及び受信器はともに、有底筒状で開口部側に
前記管に固定するためのフランジが形成され底部の内面
に超音波素子が載置されるセンサホルダを有し、 前記センサホルダの円筒部とフランジとの外周面に、該
センサホルダと異なる音響インピーダンスを有するライ
ニング層を形成したことを特徴とする流量計。
1. A flowmeter comprising: a pipe through which a fluid to be measured flows; a transmitter for transmitting ultrasonic waves into the pipe; and a receiver for receiving ultrasonic waves transmitted from the transmitter. The receiver and the receiver both have a bottomed cylindrical shape, a flange for fixing to the pipe on the opening side, and a sensor holder on which an ultrasonic element is mounted on the inner surface of the bottom, and the cylinder of the sensor holder A flowmeter, wherein a lining layer having an acoustic impedance different from that of the sensor holder is formed on an outer peripheral surface of the portion and the flange.
【請求項2】 被計測流体が流れる管と、前記管内に超
音波を送信させる送信器と、該送信器から送信される超
音波を受信する受信器と、を備えた流量計において、 前記送信器及び受信器はともに、有底筒状で開口部側に
前記管に固定するためのフランジが形成され底部の内面
に超音波素子が載置されるセンサホルダを有し、 前記センサホルダのフランジにおける前記管との固定部
ないし該フランジの基端部との間に略同心円の波状に起
伏する凸凹部を形成したことを特徴とする流量計。
2. A flowmeter comprising: a pipe through which a fluid to be measured flows; a transmitter for transmitting ultrasonic waves into the pipe; and a receiver for receiving ultrasonic waves transmitted from the transmitter. Both the receiver and the receiver have a sensor holder in which a flange for fixing to the pipe is formed on the opening side and a ultrasonic element is mounted on the inner surface of the bottom, and the flange of the sensor holder is provided. The flowmeter according to any one of claims 1 to 3, wherein a concentric concave and convex portion is formed between the fixed portion of the pipe and the base end of the flange.
【請求項3】 被計測流体が流れる管と、前記管内に超
音波を送信させる送信器と、該送信器から送信される超
音波を受信する受信器と、を備えた流量計において、 前記送信器及び受信器はともに、有底筒状で開口部側に
前記管に固定するためのフランジが形成され底部の内面
に超音波素子が載置されるセンサホルダを有し、 前記センサホルダと前記管とが音響インピーダンスの異
なる材質で構成されたことを特徴とする流量計。
3. A flowmeter comprising: a pipe through which a fluid to be measured flows; a transmitter for transmitting ultrasonic waves into the pipe; and a receiver for receiving ultrasonic waves transmitted from the transmitter. Both the vessel and the receiver have a sensor holder on which an ultrasonic element is mounted on the inner surface of the bottom, wherein a flange for fixing to the pipe is formed on the opening side on the bottom side, and the sensor holder and the A flow meter, wherein the pipe and the pipe are made of materials having different acoustic impedances.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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