JP2011013101A

JP2011013101A - 超音波式流量計測装置

Info

Publication number: JP2011013101A
Application number: JP2009157601A
Authority: JP
Inventors: Masato Sato; 真人佐藤; Yukinori Ozaki; 行則尾崎; Hirokazu Goto; 尋一後藤
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2009-07-02
Filing date: 2009-07-02
Publication date: 2011-01-20
Anticipated expiration: 2029-07-02
Also published as: JP5434308B2

Abstract

【課題】超音波伝搬路を含む流路内面に超音波透過膜を固定して備えることで流体の流れを安定させ、長期的に使用しても精度よく流量を計測できることを目的とする。
【解決手段】流体の流れる円筒型流路２０と、円筒型流路２０への入口部２１および出口部２２と、円筒型流路２０に斜交する超音波伝搬路９と、超音波伝搬路９を含む円筒型流路２０内面にメッシュ２３を固定した構成とすることで、流体の流れを安定させ、長期的に使用しても精度よく流量を計測することが可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、超音波パスルの送受信を行う超音波送受波器およびこの超音波送受波器を用いて気体や液体の流量や流速の計測を行う装置に関するものである。

従来、この種の超音波式流量計測装置は、図４に示すように、円筒状のメッシュ１１を、流路１と超音波伝搬路９との交叉部１０を含む流路１内、全面にわたって挿入していた。

特開平９−２１６６６号公報

しかしながら、前記従来の超音波式流量計測装置では、円筒状のメッシュ１１が流路１に単に挿入されており、位置合わせをしていないため、長期的に使用していると円筒状のメッシュ１１の位置がズレてくる可能性があった。

また、円筒状のメッシュ１１が流路１に単に挿入されることで、流路１の内壁面状に円筒状のメッシュ１１が重なる状態になるため、円筒状のメッシュ１１の端部に段差ができて、流体の流れを乱す原因になる可能性もある。

そして、流路１の内壁面と円筒状のメッシュ１１の間に隙間ができる可能性があるため、超音波伝搬路９に流れ込み渦を発生させる可能性も生じていた。

本発明は前記従来の課題を解決するもので、円筒型流路を用いた超音波式流量計測装置において、超音波伝搬路を含む流路内面に超音波透過膜を固定して備えることで流体の流れを安定させ、長期的に使用しても精度よく流量を計測できる超音波式流量計測装置を構成できる。

前記従来の課題を解決するために、本発明の超音波式流量計測装置は、流体の流れる円筒型流路と、前記円筒型流路への入口部および出口部と、前記円筒型流路に斜交する超音波伝搬路と、前記超音波伝搬路の両端に設けた一対の超音波送受波器と、前記超音波伝搬路を含む前記円筒型流路内面に固定された超音波透過膜とからなるものである。

上記構成においては、円筒型流路内面に超音波透過膜の位置が固定されるため、長期的に使用しても超音波透過膜となるメッシュの位置ズレを少なくすることが可能性となる。

本発明により、超音波式流量計測装置における超音波透過膜を円筒型流路の内面と、同一面となるように容易に位置固定が可能な構成を実現できるため、被測定流体の流れが安定し、長期的に使用してもメッシュが移動しないので精度よく流量を計測できる。

本発明の実施の形態１に係る超音波式流量計測装置を示す断面図本発明の実施の形態２に係る超音波式流量計測装置を示す断面図（ａ）本発明の実施の形態３に係る超音波透過膜の構成を示す側面図（ｂ）同正面図（ａ）本発明の実施の形態３に係る超音波式流量計測装置の構成を示す側面図（ｂ）同正面部分断面図従来の超音波式流量計測装置の断面図

第１の発明は、流体の流れる円筒型流路と、前記円筒型流路への入口部および出口部と、前記円筒型流路に斜交する超音波伝搬路と、前記超音波伝搬路の両端に設けた一対の超音波送受波器と、前記超音波伝搬路を含む前記円筒型流路内面に固定された超音波透過膜とからなるもので、円筒型流路内面に超音波透過膜の位置が固定されるため、長期的に使用しても超音波透過膜となるメッシュの位置ズレを少なくすることが可能性となる。

第２の発明は、特に第１の発明の円筒型流路内面に超音波透過膜を保持する凹部を構成し、前記超音波透過膜内面が円筒型流路内面と同一面となるように構成されたことを特徴とするもので、円筒型流路内面に超音波透過膜との段差がなくなるため被計測流体の流れが安定し精度の良い計測が可能となる。

第３の発明は、特に第１の発明において、超音波透過膜は、円筒型流路の入口部及び／又は出口部で固定されたもので、円筒型流路内に超音波透過膜を構成する方法が容易となるため、簡単に超音波式流量計測装置を組み立てることができる。

第４の発明は、特に第１〜４のいずれか１つの発明において、超音波透過膜は、メッシュ状の材料を円筒形状に構成したもので、超音波透過膜が円筒形状をしているため、円筒型流路の入口部か出口部または両方とも取り外せる構成において簡単に超音波透過膜を挿入することが可能となるので、容易に超音波式流量計測装置を組み立てることができる。

第５の発明は、特に第１〜４のいずれか１つの発明において、超音波透過膜は、形状記憶合金からなるもので、あらかじめ超音波透過膜に超音波透過膜の内面が円筒型流路内面と同一面に成るように記憶させた場合、超音波透過膜を円筒型流路内に挿入しやすい形状にして組み立て、お湯に浸すか熱を加えることで、超音波透過膜の形状が復元し、円筒型流路内面と同一面にとなるように構成することが可能となる。

第６の発明は、特に第１〜４のいずれか１つの発明において、超音波透過膜は、バネ性を有する材料からなり前記円筒型流路内面に密着するように保持されたことを特徴とするもので、超音波透過膜を円筒型流路内に挿入したときに同一面と成るような構成にした円筒型流路内に、超音波透過膜を円筒型流路の内径より小さい円筒状にして挿入し、超音波透過膜が円筒型流路内面の所定位置に装着したときに、超音波透過膜のバネ性によりが復元し、同一面となる構成が可能となる。

以下、本発明の実施形態に係る超音波式流量計測装置について、図面を参照して説明する。なお図面中で同一符号を付しているものは同一なものであり、詳細な説明は省略する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１の超音波式流量計測装置７であり、流体の流れる円筒型流路２０と、円筒型流路２０の上流側にある入口部２１と、円筒型流路２０の下流側にある出口部２２が設けられている。入口部２１と出口部２２には、流体が流れやすくするために、テーパーを設けている。円筒型流路２０と、両端にそれぞれ第１超音波送受波器２
、第２超音波送受波器３が設けられた超音波伝搬路９とは斜めに交叉している。超音波透過膜としてはステンレス製のメッシュ１３を使用しており、円筒型流路２０と超音波伝搬路９との交叉部１０を含む円筒型流路２０内の全面にわたって挿入した（図中Ｌ）。円筒型流路２０には円筒型流路２０の内面とメッシュ２３の内面が同一面上になるように図中Ｄの寸法を図中ｄの寸法よりも大きくして凹部２０ａを構成している。メッシュ２３は平面状態のものを、外径は図中Ｄの寸法になるように円筒形にし、円筒型流路２０に挿入するときに図中ｄの寸法まで外径を小さくして設置する。メッシュ２３はバネ性を持つため、凹部２０ａに全て挿入すると、円筒型流路２０の内面に広がるとともに、凹部２０ａに嵌合することにより円筒型流路２０に固定される。

本実施の形態では、メッシュ２３を円筒型流路２０の凹部２０ａに挿入するため、円筒型流路２０内で固定することが可能となる。また、円筒型流路２０の内面とメッシュ２３の内面が同一面となるため、円筒型流路２０を流れる被測定流体の乱れを低減できるため、精度の良い計測が可能となる。

なお、メッシュ２３の材質はステンレス製等の金属製を使用したが、円筒型流路２０の内面に密着できるバネ性のある樹脂製のものでもかまわない。

また、メッシュ２３は形状記憶合金等の金属材料を用いて構成してもよく、メッシュ２３が形状記憶合金等の金属材料の場合は、あらかじめメッシュ２３にメッシュ２３の内面が円筒型流路２０の内面と同一面になるように形状記憶させておく。メッシュ２３を円筒型流路２０内に組み込みやすい形状にしてから、円筒型流路２０に挿入し、メッシュ２３に熱を加える。（お湯に浸してもかまわない）メッシュ２３は熱により形状を復元し、円筒型流路内面と同一面にとなるように構成することが可能となる。

（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２の超音波式流量計測装置７’を示す図であり、円筒型流路２０’の上流側と下流側にある入口部２１’と出口部２２’は、それぞれ取り外し可能である。円筒型流路２０’の上流側と下流側には、それぞれ入口部２１’と出口部２２’をビス２９で固定するための溝２４が設けられている。また、流体が円筒型流路２０’と入口部２１’および出口部２２’の接続口で漏れないようにＯリング２５とＯリングが挿入されるＯリング溝２９を設けた。円筒型メッシュ２６は円筒型流路２０’の長さ（図中ＬＬ）に挿入し入口部２１’と出口部２２’で両端を固定した。

円筒型メッシュ２６の外径を図中Ｄの寸法とすることで、円筒型流路２０’内へ簡単に挿入することが可能となる。

この様に構成することにより、超音波透過膜である円筒型メッシュ２６を簡単に挿入でき、長期的に固定することができる。

なお、この場合の円筒型メッシュ２６の円筒形状を構成する方法としては、円筒の接続部を溶接や溶着等の材料を溶かして接続してもよい。

なお、円筒型メッシュ２６で使用している材料と異なる材料等で接続してもよい。例えば、メッシュがステンレス製の場合は樹脂等の有機物で接続する方法などがある。

（実施の形態３）
図３，４は、実施の形態３における超音波式流量計測装置の構成を説明するもので、円筒型メッシュ３１は、実施の形態２における円筒形メッシュ２６を図３に示す様に、樹脂のインサート成型方法を用いて円筒状に形成したものである。円筒型メッシュ３１の外周
には、全長に渡って対向する位置に凸部２７ａ、２７ｂが樹脂成型により設けられている。また、円筒型流路３２は、実施の形態２における円筒型流路２０’と同様の形状とすると共に、図４に示す様に、円筒型メッシュ３１の凸部２７ａ、２７ｂが挿入される挿入部２８ａ、２８ｂを備えている。

なお、挿入部２８ａ、２８ｂは、超音波伝搬路９との交叉部１０に面していない内壁面に設けてある。

円筒型メッシュ３１を、円筒型流路３２に挿入するときに凸部２７ａ、１８ｂは、挿入部２８ａ、２８ｂの溝に沿って装着されるため、円筒型流路３２内で回転するのを押さえることができる。

従って、超音波透過膜は長期的に固定できるとともに、簡単な装着を実現することができる。

なお、本実施の形態で凸部と挿入部はそれぞれ、２箇所設けたが、１箇所でも複数個でもかまわない。

本発明は、計測流路内を流れる流体の流速を計測する超音波式流量計測装置への適用に好適である。

２第１超音波送受波器（超音波送受波器）
３第２超音波送受波器（超音波送受波器）
７、７’ 超音波式流量計測装置
９、９’ 超音波伝搬路
２０、２０’、３２円筒型流路
２０ａ凹部
２１、２１’ 入口部
２２、２２’ 出口部
２３メッシュ（超音波透過膜）
２６、３１円筒型メッシュ（超音波透過膜）

Claims

流体の流れる円筒型流路と、前記円筒型流路への入口部および出口部と、前記円筒型流路に斜交する超音波伝搬路と、前記超音波伝搬路の両端に設けた一対の超音波送受波器と、前記超音波伝搬路を含む前記円筒型流路内面に固定された超音波透過膜とからなる超音波式流量計測装置。
円筒型流路内面に超音波透過膜を保持する凹部を構成し、前記超音波透過膜内面が円筒型流路内面と同一面となるように構成されたことを特徴とする請求項１記載の超音波式流量計測装置。
超音波透過膜は、円筒型流路の入口部及び／又は出口部で固定された請求項１記載の超音波式流量計測装置。
超音波透過膜は、メッシュ状の材料を円筒形状に構成した請求項１から４のいずれか１項に記載の超音波式流量計測装置。
超音波透過膜は、形状記憶合金からなる請求項１から４のいずれか１項に記載の超音波式流量計測装置。
超音波透過膜は、バネ性を有する材料からなり前記円筒型流路内面に密着するように保持されたことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の超音波式流量計測装置。