JP2014085254A - 超音波流量計及びこれを備える流体制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】超音波流量計10は、内部に流体を流通させる測定管1と、測定管1の外側部に軸線方向に離間して設けられた二つの伝送体2にそれぞれ取り付けられた二つの超音波振動子3とを備え、測定管1と二つの伝送体2とが一体的に形成されている。測定管1の内径は長さ方向に均一で且つ5mm以下であり、測定管1の長さは30mm以上である。また、測定管1の内周面1aの算術平均粗さRaが、0μm<Ra≦0.2μmとなっている。
【選択図】図1
Description
最初に、図1を参照して、本発明による超音波流量計10の全体構成を説明する。
図2は、測定管1の内周面1aを平滑にする第1の方法を示している。第1の方法では、切削加工により測定管1と伝送体2とが一体的になっている超音波流量計10を作製した後、スラリータンク11内からポンプ12を用いて超音波流量計10の測定管1内へスラリー粒子13を含むスラリー(例えばアルミナ系スラリー)を供給して流通させることにより、内周面1aの算術平均粗さが0μm<Ra≦0.2μmとなるように、スラリー粒子13で測定管1の内周面1aを研磨する。最初に相対的に大径のスラリー粒子13で研磨を行った後に、相対的に小径のスラリー粒子13で研磨を行うようにしてもよい。粒径0.4μmのアルミナスラリーを圧力380kPa、流量500mL/分で20日間、内径2mm、外径4mmの測定管1に供給して、内周面1aの研磨を行う実験を行ったところ、測定管1の内周面1aの算術平均粗さRaは0.2μmとなった。研磨前後で同条件下での超音波流量計10の受信側超音波振動子3からの出力信号を比較したところ、研磨前には、受信側超音波振動子3からの出力信号のピーク間電圧(ピークトゥピーク電圧)Vp−pが41mVであったのに対して、研磨後には、受信側超音波振動子3からの出力信号のピーク間電圧(ピークトゥピーク電圧)Vp−pが226mVとなり、受信信号強度が増加し、微細気泡の影響が減少したことが確認された。また、測定精度の向上の効果も得られた。
超音波流量計10では、流体の流れに対して上流側に位置する超音波振動子3に変換器(図示せず)から電圧パルス又は周波数成分を持たない電圧が印加されると、超音波振動子3には、その厚さ方向(すなわち、電圧を印加する方向)及び径方向(すなわち、電圧印加方向と垂直な方向)に振動が発生する。伝送体2の底面側端面すなわち軸線方向端面と超音波振動子3の軸線方向端面とを固着させた上で超音波振動子3の両軸線方向端面の間に電圧を印加することにより、超音波として振動エネルギの大きい厚さ方向の超音波振動を伝送体2の底面側端面に伝搬させている。こうして、伝送体2に伝搬された超音波振動はさらに伝送体2及び測定管1の管壁を介して測定管2内の流体中へ伝わり、測定管1の外周面で反射されることを繰り返しながら測定管2内の流体中を伝搬した後、超音波振動が下流側に対向して位置する伝送体2を通してこれに固着される超音波振動子3へ伝搬され、電気信号に変換されて、この電気信号が変換器へ出力される。
流体制御装置30は、超音波流量計10と、流体の流量、流速、圧力などを調整するための流体要素31と、超音波流量計10からの出力信号を処理して制御を行う電装部34とを備える。
2 伝送体
2a 第1の伝送体
2b 第2の伝送体
3 超音波振動子
10 超音波流量計
30 流体制御装置
31 流体要素
33 制御部
Claims (4)
- 内部に流体を流通させる測定管と、該測定管の外側部に軸線方向に離間して設けられた二つの伝送体にそれぞれ取り付けられた二つの超音波送受信器とを備え、前記測定管と二つの前記伝送体とが一体的に形成されており、該二つの超音波送受信器の一方から発信した超音波振動を前記測定管内の流体を経て前記二つの超音波送受信器の他方で受信し、発信側と受信側の超音波送受信器を交互に切り換えて二つの超音波送受信器間の超音波伝搬時間を測定することにより前記流体の流速を測定する超音波流量計であって、
前記測定管の内径が長さ方向に均一で且つ5mm以下であると共に、前記測定管の長さが30mm以上であり、前記測定管の内周面の算術平均粗さRaが、0μm<Ra≦0.2μmであることを特徴とする超音波流量計。 - 前記測定管の内周面の算術平均粗さRaが、0μm<Ra≦0.02μmである、請求項1に記載の超音波流量計。
- 前記測定管と前記伝送体が同じ種類のフッ素系樹脂から作製されている、請求項1又は請求項2に記載の超音波流量計。
- 請求項1から請求項3の何れか一項に記載の超音波流量計と、該超音波流量計からの出力に応じて機器の制御を行う制御部とを備えることを特徴とする流体制御装置。
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