JP2016217776A - 超音波流量計 - Google Patents
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Description
第1の実施の形態に係る超音波流量計は、図1に示すように、流体が流れる断面形状が円の計測配管部1に対して第1の超音波信号を入射する第1の超音波トランスデューサ101と、第1の超音波信号を受信可能な位置に配置され、計測配管部1に対して第2の超音波信号を入射する第2の超音波トランスデューサ102と、第1の超音波信号が配管内を経て第2の超音波トランスデューサ102に到達するまでの第1の時間と、第2の超音波信号が配管内を経て第1の超音波トランスデューサ101に到達するまでの第2の時間と、に基づき、計測配管部1内の流体の流速を算出する流速算出部302と、を備える。ここで、第1の実施の形態に係る超音波流量計において、第1及び第2の超音波トランスデューサ101、102が、計測配管部1の中心軸に対して連続的に回転可能である。
t1=L/(c+v・cos((π/2)−θo1)) (1)
また、図4に示す計測配管部1内の流体に出射する第2の超音波信号の出射角をθo2として、第2の超音波信号が計測配管部1内の空洞部を横切るために必要な伝播時間t2は、下記(2)式で与えられる。
t2=L/(c−v・cos((π/2)−θo2)) (2)
ここで、図5及び図6に示すように、Lは第1の超音波信号及び第2の超音波信号のそれぞれが計測配管部1内の空洞部を横切る長さを表す。
また、θo2はθo1と等しいため、上記(2)式から、下記(3)式が得られる。
t2=L/(c−v・cos((π/2)−θo1)) (3)
(t1+t2)/2=L・c/(c2−v2・cos2((π/2)−θo1)) (4)
音速cは、流速vと比較して非常に速いため、上記(4)式は下記(5)式に近似される。
(t1+t2)/2=L・c/c2 (5)
上記(5)式より、計測配管部1内の空洞部を流れる流体における音速cは、下記(6)式で与えられる。
c=2・L/(t1+t2) (6)
Δt=t2−t1≒(2Lv・sinθo1)/c2 (7)
上記(7)式より、計測配管部1内の空洞部を流れる流体の流速vは、下記(8)式で与えられる。
v=c2Δt/(2L・sinθo1) (8)
ここで、音速cは、上記(6)式より算出可能である。あるいは、音速cは既知である。出射角θo1及び長さLは、既知である。したがって、第1及び第2の超音波信号の伝播時間t1、t2を計測することにより、計測配管部1内の空洞部を流れる流体の流速vを算出可能である。ただし、上記(8)式で算出される流速vは、第1及び第2の超音波信号の伝播経路上における流体の平均流速である。
Q=S・v (9)
第2の実施の形態に係る超音波流量計は、図14に示すように、計測配管部1を回転させる回転機構20を備える。回転機構20は、例えば、モータ及び計測配管部1に接する円筒摩擦車を備えるが、これに限定されない。回転機構20は、流速算出部302で算出される流速又は流量が最高となる位置で計測配管部1の回転を止める。第2の実施の形態に係る超音波流量計のその他の構成要素は、第1の実施の形態と同様である。
第3の実施の形態に係る超音波流量計は、上面図である図15、及びXVI−XVI方向から見た断面図である図16に示すように、計測配管部1の回転範囲を制限する制限部材31、32を備える。制限部材31は、計測配管部1の段部11Aの外周上に固定されており、計測配管部1と共に計測配管部1の中心軸に対して回転する。制限部材32は、固定された上流配管2に固定された環状部材6の外周上に固定されている。そのため、制限部材32の位置は固定されている。計測配管部1に固定された制限部材31は、上流配管2側に突き出ており、上流配管2に固定された制限部材32は、計測配管部1側に突き出ている。制限部材32は、回転する計測配管部1のストッパーとして機能し、制限部材31が制限部材32に接触すると、計測配管部1はそれまでと同じ方向にそれ以上回転できない。
第4の実施の形態に係るクランプオン式超音波流量計は、上面図である図17、側面図である図18、図17のXIX−XIX方向から見た断面図である図19、図17のXX−XX方向から見た断面図である図20に示すように、流体が流れる断面形状が円の計測配管部1に対して第1の超音波信号を入射する第1の超音波トランスデューサ101と、第1の超音波信号を受信可能な位置に配置され、計測配管部1に対して第2の超音波信号を入射する第2の超音波トランスデューサ102と、第1の超音波信号が配管内を経て第2の超音波トランスデューサ102に到達するまでの第1の時間と、第2の超音波信号が配管内を経て第1の超音波トランスデューサ101に到達するまでの第2の時間と、に基づき、計測配管部1内の流体の流速を算出する流速算出部302と、を備える。ここで、第4の実施の形態に係る超音波流量計において、計測配管部1は固定されており、回転せず、第1及び第2の超音波トランスデューサ101、102が、計測配管部1の周りを連続的に回転可能である。
上記のように本発明を実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす記述及び図面はこの発明を限定するものであると理解するべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかになるはずである。例えば、図1においては、第1及び第2の超音波トランスデューサ101、102が対向して配置されている例を示した。これに対し、図23に示すように、第1及び第2の超音波トランスデューサ101、102を、計測配管部1の中心軸方向に平行に配置し、計測配管部1内で反射された超音波信号を、第1及び第2の超音波トランスデューサ101、102のそれぞれで受信してもよい。また、超音波信号は、計測配管部1内を複数回反射させてもよい。このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を包含するということを理解すべきである。
2 上流配管
3 下流配管
4、5 ガスケット
6、7 環状部材
11A、11B 段部
12、13 突起部
20 回転機構
31、32 制限部材
32 制限部材
101 第1の超音波トランスデューサ
102 第2の超音波トランスデューサ
111 第1のウェッジ
112 第2のウェッジ
151、152 筐体
251、252 レール
261、262 レール固定部材
300 中央演算処理装置
301 時間計測部
302 流速算出部
352 測定値保存部
401 出力装置
Claims (12)
- 流体が流れる断面形状が円の計測配管部に対して第1の超音波信号を入射する第1の超音波トランスデューサと、
前記第1の超音波信号を受信可能な位置に配置され、前記計測配管部に対して第2の超音波信号を入射する第2の超音波トランスデューサと、
前記第1の超音波信号が前記配管内を経て前記第2の超音波トランスデューサに到達するまでの第1の時間と、前記第2の超音波信号が前記配管内を経て前記第1の超音波トランスデューサに到達するまでの第2の時間と、に基づき、前記計測配管部内の流体の流速を算出する流速算出部と、
を備え、
前記第1及び第2の超音波トランスデューサが、前記計測配管部の中心軸に対して回転する、
超音波流量計。 - 前記前記第1及び第2の超音波トランスデューサが前記計測配管部に固定されており、
前記計測配管部が当該計測配管部の中心軸に対して回転する、
請求項1に記載の超音波流量計。 - 前記計測配管部が、断面形状が円の配管に接続されており、
前記配管の外周に突起が設けられており、
前記計測配管部に、前記配管の突起と接する段部が設けられている、請求項2に記載の超音波流量計。 - 前記配管の突起が、前記配管の外周を一周しており、
前記計測配管部の段部が、前記計測配管部の外周を一周している、
請求項3に記載の超音波流量計。 - 前記配管の外周と、前記計測配管部の段部と、の間に配置されるガスケットを更に備える、請求項3又は4に記載の超音波流量計。
- 前記ガスケットがOリングである、請求項5に記載の超音波流量計。
- 前記計測配管部の回転範囲を制限する制限部材を更に備える、請求項2ないし6のいずれか1項に記載の超音波流量計。
- 前記計測配管部を回転させる回転機構を更に備える、請求項2ないし7のいずれか1項に記載の超音波流量計。
- 前記回転機構が、前記流速算出部で算出される流速が最高となる位置で前記計測配管部の回転を止める、請求項8に記載の超音波流量計。
- 前記第1及び第2の超音波トランスデューサが前記計測配管部の周りを回転する、
請求項1に記載の超音波流量計。 - 前記計測配管部を周回するレールを更に備え、
前記第1及び第2の超音波トランスデューサが前記レールを介して前記計測配管部の周りを回転する、
請求項10に記載の超音波流量計。 - 前記第1及び第2の超音波トランスデューサが前記計測配管部の外周にクランプされる、請求項10又は11に記載の超音波流量計。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2015100103A JP6491536B2 (ja) | 2015-05-15 | 2015-05-15 | 超音波流量計 |
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JP2015100103A JP6491536B2 (ja) | 2015-05-15 | 2015-05-15 | 超音波流量計 |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110383076A (zh) * | 2017-03-10 | 2019-10-25 | 萨基姆通讯能源及电信联合股份公司 | 用于测量流体速度的方法 |
CN110418969A (zh) * | 2017-03-10 | 2019-11-05 | 萨基姆通讯能源及电信联合股份公司 | 用于测量流体速度的方法 |
Citations (4)
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JPS60123633U (ja) * | 1984-01-30 | 1985-08-20 | 矢野 博明 | 超音波流量計 |
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JP5610300B2 (ja) * | 2011-03-08 | 2014-10-22 | 東京電力株式会社 | 超音波送受信器固定具、超音波送受信器固定具を用いた配管流れ監視装置および配管流れ監視方法 |
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-
2015
- 2015-05-15 JP JP2015100103A patent/JP6491536B2/ja active Active
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JP6491536B2 (ja) | 2019-03-27 |
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