JP2010025680A - 超音波流量計 - Google Patents

Abstract

【課題】超音波ビームに大きなエネルギを持たせることなく、流体の条件によって調整が不要な超音波流量計を得る。
【解決手段】超音波送受波器１２ａ、１２ｂからの超音波ビームＢは、合成樹脂製のビーム伝達体１３を経て金属製の管体１１内に直接入射し、流体Ｆを経由し管壁で反射し、再び流体Ｆを経てビーム伝達体１３を介して他方の超音波送受波器１２ｂ、１２ａに入射する。
この過程において、超音波ビームＢは管体１１の管壁を通過することはないので、超音波ビームに大きなエネルギを持たせることなく、また金属を通過する際に生ずるおおきな屈折角の配慮をしなくとも済む。
【選択図】図１

Description

本発明は、管路内に超音波ビームを伝播させて管内流量を測定する超音波流量計に関するものである。

図２は従来の超音波流量計の構成図である。特許文献１〜３のように、流体Ｆが流れる金属管１には、上流側と下流側の片側の外表面に、合成樹脂製のビーム伝達体２を介して、それぞれ超音波送受波器３ａ、３ｂが接着により取り付けられている。

超音波送受波器３ａ、３ｂから、金属管１を通過して金属管１内に超音波ビームＢが交互に発信され、対向する金属管１の内面で反射され、再び金属管１を通過して相手側の超音波送受波器３ｂ、３ａに到達する。これらの２種類の超音波ビームＢの伝播時間差によって、金属管１内を流れる流体Ｆの流量を測定している。

特開２００１−２８１０３２号公報 特開２００５−１８１２６８号公報 特開２００６−３３７３１３号公報

しかし、金属管１を経て金属管１内に超音波ビームを導入するには、超音波ビームＢに相当大きなエネルギを持たせる必要がある。

また、金属管１と流体Ｆの伝播音速の差により、超音波ビームＢが金属管１を通過するに際して、超音波ビームＢに大きな屈折角が生じ、超音波送受波器３ａ、３ｂの位置調整が必要となる。

本発明の目的は、上述の課題を解消し、超音波ビームに大きなエネルギを持たせることなく、超音波ビームに屈折角がさほど生ずることのない超音波流量計を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明に係る超音波流量計は、金属製の管体の流体の流れ方向の上流側と下流側に対向して取り付けた一対の超音波送受波器において、これらの超音波送受波器により超音波ビームの発信、受信を交互に繰り返し、前記管体内を流れる流体の流速により前記流体中を伝播する前記超音波ビームに生ずる伝播時間差を基に、前記管体内の流量を測定する超音波流量計であって、前記超音波送受波器の送発信端に合成樹脂製のビーム伝達体を取り付け、該ビーム伝達体を前記管体内に露出することを特徴とする。

本発明に係る超音波流量計によれば、小さなエネルギの超音波ビームを用いて、簡易に正確に超音波ビームを導くことが可能となる。

本発明を図１に図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
図１は実施例における超音波流量計の構成図を示しており、金属製の流路用管体１１の上流側と下流側の片側には、一対の超音波送受波器１２ａ、１２ｂが取り付けられている。

管体１１の２個所には透孔１１ａが設けられ、これらの透孔１１ａには金属製の円筒部１１ｂが接続されている。超音波送受波器１２ａ、１２ｂの送受信端には、合成樹脂製の円柱形のビーム伝達体１３が取り付けられ、超音波ビームＢはこのビーム伝達体１３を経て、管体１１内に入出射するようにされている。ビーム伝達体１３の入出射端は、超音波ビームＢの入出射方向と直交する端面に形成されている。

超音波送受波器１２ａ、１２ｂはビーム伝達体１３を介して、円筒部１１ｂ内に嵌め込まれ、円筒部１１ｂとビーム伝達体１３の間は例えばＯリング１４を介して液漏れが生じないように密封されている。

超音波送受波器１２ａ、１２ｂには、パルス信号を供給する駆動手段１５の出力が接続され、超音波送受波器１２ａ、１２ｂの電気的出力は演算制御手段１６に接続され、更に演算制御手段１６の出力は表示手段１７に接続されている。

流量測定に際しては、超音波送受波器１２ａ、１２ｂの一方において、駆動手段１５からの信号により、ビーム伝達体１３を介して管体１１内に超音波ビームＢを発信する。また、超音波送受波器１２ａ、１２ｂの他方において、管体１１内を経た超音波ビームＢを受信し、演算制御手段１６に送信する。このように、超音波ビームＢを超音波送受波器１２ａ、１２ｂにより発信、受信を交互に繰り返して行う。

超音波ビームＢが上流側から下流側に到達するまでの時間と、下流側から上流側に到達する時間との流体Ｆの流速による伝播時間差を演算制御手段１６により測定する。この伝播時間差を基に、演算制御手段１６において公知の方法により流量値を算出し、表示手段１７に表示する。

本実施例においては、超音波送受波器１２ａ、１２ｂからの超音波ビームＢは、合成樹脂製のビーム伝達体１３から管体１１中に直接入射し、流体Ｆを経由し内壁で反射し、再び流体を経てビーム伝達体１３を介して他方の超音波送受波器１２ｂ、１２ａに入射する。

この過程において、超音波ビームＢは金属製の管体１１の管壁を通過することはない。一般に、樹脂は金属と比べて音響インピーダンスが水に近いため、音波の伝播効率が良く、超音波ビームに大きなエネルギを持たせることなく、また金属を通過する際に生ずる大きな屈折角の配慮をしなくとも済む。

なお、ビーム伝達体１３の送受信面にレンズ体を形成すれば、発信又は受信する超音波ビームＢを収束させたり、発散させたりすることができる。

実施例の構成図である。 従来例の構成図である。

符号の説明

１１ 流路用管体
１２ａ、１２ｂ 超音波送受波器
１３ ビーム伝達体
１４ Ｏリング
１５ 駆動手段
１６ 演算制御手段
１７ 表示手段

Claims (2)

1. 金属製の管体の流体の流れ方向の上流側と下流側に対向して取り付けた一対の超音波送受波器において、これらの超音波送受波器により超音波ビームの発信、受信を交互に繰り返し、前記管体内を流れる流体の流速により前記流体中を伝播する前記超音波ビームに生ずる伝播時間差を基に、前記管体内の流量を測定する超音波流量計であって、前記超音波送受波器の送発信端に合成樹脂製のビーム伝達体を取り付け、該ビーム伝達体を前記管体内に露出することを特徴とする超音波流量計。
2. 前記超音波送受波器は前記管体に固定した円筒部内に固定したことを特徴とする請求項１に記載の超音波流量計。

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