JP2019191040A - 超音波流量計 - Google Patents

Abstract

【課題】測定精度の低下を抑えると共に、組み立て工数を削減することができる超音波流量計を提供する。【解決手段】流体が流れる流路１１と、流路１１を複数の分割流路部１２ａに分割する複数の仕切板１５と、分割流路部１２ａを流れる流体中に伝搬させた超音波を互いに送受信し、その送受信時における超音波の伝搬時間差に基づいて、流路１１を流れる流体の流量を測定する一対の超音波センサ２１，２２とを備え、流路１１と複数の仕切板１５とを、一体に形成する。【選択図】図５

Description

この発明は、流体の流量を測定する超音波流量計に関する。

従来、流量測定装置の中には、測定対象となる流体の流動状態を改善して、その測定精度の向上を図ったものがある。この流量測定装置においては、流路を複数の仕切板によって多層構造とすることにより、流体の流れを層流、即ち、安定流とした状態で、流量測定を行うようにしている。そして、このような、従来の流量測定装置としては、例えば、特許文献１に開示されている。

特開２０１０−１１２７７４号公報

上記従来の流量測定装置は、流路の壁面に形成した凹部に仕切板を挿し込むようにした構成を採用している。しかしながら、このような構成を採用すると、仕切板と凹部との間に、隙間が生じてしまい、その隙間は、流路の窪みを形成することになる。流路の窪みは、流体の流れに渦を発生させるものであって、測定精度の低下を招くおそれがある。更に、上記従来の超音波流量計においては、仕切板を１枚ずつ挿し込む必要があるため、組み立て作業が煩雑になるおそれがある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、測定精度の低下を抑えると共に、組み立て工数を削減することができる超音波流量計を提供することを目的とする。

この発明に係る超音波流量計は、流体が流れる流路と、流路を複数の分割流路に分割する仕切板と、分割流路を流れる流体中に超音波を伝搬させることにより、当該超音波の伝搬時間に基づいて、流路を流れる流体の流量を測定する流量測定部とを備え、流路と仕切板とを、一体に形成することを特徴とするものである。

この発明によれば、測定精度の低下を抑えると共に、組み立て工数を削減することができる。

この発明の実施の形態１に係る超音波流量計の外観斜視図である。 この発明の実施の形態１に係る超音波流量計の平面図である。 この発明の実施の形態１に係る超音波流量計の正面図である。 この発明の実施の形態１に係る超音波流量計の側面図である。 図２のＶ−Ｖ矢視断面図である。 図３のVI−VI矢視断面図である。 図６の要部拡大図である。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る超音波流量計の外観斜視図であり、図２はその平面図、図３はその正面図、図４はその側面図である。図５は、図２のＶ−Ｖ矢視断面図である。図６は、図３のVI−VI矢視断面図であり、図７は、図６の要部拡大図である。なお、図１、図３、図５に記載した実線の矢印は、流体の流れ方向を示している。また、図５に示した２点鎖線の矢印は、超音波の伝搬経路を示している。

図１から図４に示すように、実施の形態１に係る超音波流量計１は、測定管１０及びセンサ収納部２０を備えている。

図１から図５に示すように、測定管１０は、樹脂によって形成されており、流路１１、多層流路部１２、流路入口１３、及び、流路出口１４を有している。

流路１１は、測定管１０の軸方向に延びており、流体をその軸方向に沿って流すものである。また、流路１１の上流側開口端部は、流路入口１３を構成しており、流路１１の下流側開口端部は、流路出口１４を構成している。多層流路部１２は、流路１１の流体流れ方向中間部に設けられており、流体の流量を測定するための部位となっている。

即ち、測定管１０は、流路入口１３から流路１１内に供給された流体を、多層流路部１２に通過させた後、流路出口１４から排出する。このとき、流路１１を流れる流体は、多層流路部１２を通過するときに、その流量が測定される。

図４から図６に示すように、多層流路部１２の全体としての流路断面は、矩形をなしている。また、多層流路部１２は、複数の仕切板１５を備えている。これらの仕切板１５は、平板状をなしており、流体流れ方向と直交す方向、即ち、多層流路部１２の幅方向において、所定の間隔で配置されている。これにより、仕切板１５は、多層流路部１２をその幅方向において複数に分割している。

言い換えれば、仕切板１５は、多層流路部１２を、その幅方向において、扁平な複数の分割流路部１２ａに分割するものである。このとき、各分割流路部１２ａの流路断面は一定となるため、流路１１内に供給された流体は、各分割流路部１２ａに均等に流れ込むように分流する。即ち、仕切板１５は、各分割流路部１２ａを流れる流体の流量が、均一となるように配置されている。

このように、多層流路部１２は、複数の仕切板１５によって区画形成された複数の分割流路部１２ａの集合体として構成されている。これにより、多層流路部１２は、通過する流体を層状にして、その流れを安定させることができる。

図１から図６に示すように、センサ収納部２０は、測定管１０の上部に設けられており、その多層流路部１２と上下方向において対向して配置されている。また、図５に示すように、センサ収納部２０は、一対の超音波センサ２１，２２及び基板（図示省略）等をその内部に収納している。

図５に示すように、超音波センサ２１，２２は、流量測定部を構成しており、お互いの間で超音波の送受信を可能としている。そして、超音波センサ２１，２２は、複数の分割流路部１２ａのうち、いずれか１つの分割流路部１２ａを流れる流体中に超音波を伝搬させて、それらの間における超音波の伝搬時間差に基づいて、流路１１を流れる流体の流量を測定する。

これにより、超音波センサ２１，２２は、多層流路部１２の上流側及び下流側にそれぞれ配置されており、送信した超音波が流体流れ方向と斜めに交差するように、測定管１０の軸心に対して傾斜して設けられている。即ち、上流側に位置する超音波センサ２１は、センサ前面が下流側を向くように傾斜している。一方、下流側に位置する超音波センサ２２は、センサ前面が上流側を向くように傾斜している。

従って、図５に示すように、超音波センサ２１から送信された超音波は、いずれか１つの分割流路部１２ａを流れる流体中を、上流側から下流側に向けて斜めに伝搬して、上記分割流路部１２ａの底面に反射した後、超音波センサ２２によって受信される。一方、超音波センサ２２から送信された超音波は、上記分割流路部１２ａを流れる流体中を、下流側から上流側に向けて斜めに伝搬して、上記分割流路部１２ａの底面に反射した後、超音波センサ２１によって受信される。

そして、超音波センサ２１，２２は、上述したように、超音波を交互に送受信することにより、その２つの伝搬時間の差を求めた後、当該伝搬時間差に基づいて、多層流路部１２を流れる流体の流量を測定する。

ここで、図５から図７に示すように、流路１１は、複数の仕切板１５を挿入した状態で形成されており、流路１１と複数の仕切板１５とは、一体に形成されている。

測定管１０を成形する樹脂成形方法としては、インサート成形を採用することが好適である。そのインサート成形方法においては、例えば、樹脂成形用金型に、インサート部品となる複数の仕切板１５を装填した後、その樹脂成形用金型内に溶融樹脂を注入する。次いで、その注入した溶融樹脂を、仕切板１５の一端側（下端側）を包み込むように固化させた後、固化した樹脂と複数の仕切板１５とを一体成形した成形品を、測定管１０とすれば良い。なお、仕切板１５は、樹脂製または金属製であっても構わない。

これにより、超音波流量計１は、多層流路部１２の壁面に、仕切板１５を挿し込むための凹部を備える必要がないため、分割流路部１２ａを流れる流体に対して、その凹部に起因した渦流の発生を抑えることができる。従って、超音波流量計１は、測定精度の低下を抑えることができる。

また、超音波流量計１は、成形後における測定管１０の多層流路部１２に対して、複数の仕切板１５を挿し込む必要がないため、組み立て時において、仕切板１５の挿入工程を削除することができる。従って、超音波流量計１は、組み立て工数を削減することができる。

以上より、実施の形態１に係る超音波流量計１は、流体が流れる流路１１と、その流路１１を複数の分割流路部１２ａに分割する仕切板１５とを、一体に形成することにより、測定精度の低下を抑えると共に、組み立て工数を削減することができる。

なお、本願発明は、その発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは、実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。

１ 超音波流量計
１０ 測定管
１１ 流路
１２ 多層流路部
１２ａ 分割流路部
１３ 流路入口
１４ 流路出口
１５ 仕切板
２０ センサ収納部
２１，２２ 超音波センサ

Claims (1)

1. 流体が流れる流路と、
   前記流路を複数の分割流路に分割する仕切板と、
   前記分割流路を流れる流体中に超音波を伝搬させることにより、当該超音波の伝搬時間に基づいて、前記流路を流れる流体の流量を測定する流量測定部とを備え、
   前記流路と前記仕切板とを、一体に形成する
   ことを特徴とする超音波流量計。

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