JP2019196968A - 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を流れる流体中において超音波を互いに送受信することにより、当該超音波の伝搬時間に基づいて、流路１１を流れる流体の流量を測定する超音波センサ２１ａ，２１ｂと、流路１１の外側に形成され、超音波センサ２１ａ，２１ｂを流路１１に対向させるポケット部１４ａ，１４ｂと、ポケット部１４ａ，１４ｂに設けられ、流体のポケット部１４ａ，１４ｂへの流入を抑制すると共に、超音波を通過可能とするメッシュ部１５ａ，１５ｂとを備え、流路１１とメッシュ部１５ａ，１５ｂとを、一体に形成する。【選択図】図６

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、流体の流量を超音波を用いて測定する超音波流量計が提供されている。この超音波流量計は、流路を流れる流体中に超音波を伝搬させて、その伝搬時間に基づいて、流体の流量を測定可能としている。このため、超音波流量計は、超音波を送受信するための超音波センサを、流路のポケット部に備えている。

ここで、超音波センサを収納するポケット部は、流路に対して窪みとなるものである。このように、流路に窪みとなるポケット部を設けると、流路を流れる流体は、その一部がポケット部に流入するため、その流れに乱れが生じる。更に、ポケット部周辺における流れの乱れは、超音波の伝搬に影響を与えることになり、超音波の伝搬損失を増大させてしまう。この結果、超音波流量計は、測定精度の低下を招くおそれがある。

そこで、超音波流量計の中には、ポケット部に多孔板を設けることにより、超音波の伝搬を可能にしつつ、流体のポケット部への流入を抑制したものがある。そして、このような、従来の超音波流量計としては、例えば、特許文献１に開示されている。

特許第３７８１４２４号公報

しかしながら、ポケット部に多孔板を設ける場合には、その多孔板を嵌め込むための凹部を備える必要があり、場合によっては、その凹部と多孔板との間に隙間が生じてしまい、結果として、測定精度の低下を招くおそれがある。更に、多孔板を凹部に嵌め込むための作業は、装置の小型化を図る程、煩雑に成り易い。

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、流路を流れる流体中において超音波を互いに送受信することにより、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一対の超音波センサと、流路の外側に形成され、一対の超音波センサを流路に対向させるポケット部と、ポケット部に設けられ、流体のポケット部への流入を抑制すると共に、超音波を通過可能とするメッシュ部とを備え、流路とメッシュ部とを、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５のVI矢視図である。 図５の上流側メッシュ部の拡大図である。

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矢視断面図であり、図６は、図５のVI矢視断面図、図７は、図５の要部拡大図である。なお、図１、図３、図５、図６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、流路入口１２、流路出口１３、ポケット部１４ａ，１４ｂ、及び、メッシュ部１５ａ，１５ｂ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１２を構成しており、流路１１の下流側開口端部は、流路出口１３を構成している。即ち、測定管１０は、流路入口１２から流路１１内に供給された流体を、その流路１１を通過させた後、流路出口１３から排出する。このとき、超音波流量計１は、流体が流路１１を通過するときに、その流量を測定する。

ポケット部１４ａ，１４ｂは、流路１１の上流側及び下流側にそれぞれ設けられている。また、ポケット部１４ａ，１４ｂは、流路１１から当該流路１１の外側に向けて延びており、流路１１の内部とセンサ収納部２０の内部とを連通させている。

更に、測定管１０は、ポケット部１４ａ，１４ｂに対応して、メッシュ部１５ａ，１５ｂを有している。メッシュ部１５ａ，１５ｂは、流路１１におけるポケット部１４ａ，１４ｂの開口端部に位置して形成されている。そして、メッシュ部１５ａ，１５ｂは、超音波を通過可能とする複数の微細な超音波通過孔を有しており、複数の超音波通過孔の集合体となっている。即ち、メッシュ部１５ａ，１５ｂは、流体のポケット部１４ａ，１４ｂへの流入を抑制すると共に、超音波を通過可能としている。

図１から図７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、そのポケット部１４ａ，１４ｂ及びメッシュ部１５ａ，１５ｂ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２１ａ，２１ｂ及び基板（図示省略）等をその内部に収納している。超音波センサ２１ａ，２１ｂは、ポケット部１４ａ，１４ｂ及びメッシュ部１５ａ，１５ｂを介して、流路１１に対向している。

図５に示すように、超音波センサ２１ａ，２１ｂは、互いの間で超音波の送受信を可能としており、流路１１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２１ａ，２１ｂは、流路１１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。

よって、図５及び図６に示すように、超音波センサ２１ａは、ポケット部１４ａを介して、メッシュ部１５ａと対向することになり、その超音波の送受信は、ポケット部１４ａ及びメッシュ部１５ａにおける複数の超音波通過孔を通じて行われる。一方、図５に示すように、超音波センサ２１ｂは、ポケット部１４ｂを介して、メッシュ部１５ｂと対向することになり、その超音波の送受信は、ポケット部１４ｂ及びメッシュ部１５ａにおける複数の超音波通過孔を通じて行われる。

従って、図５に示すように、超音波センサ２１ａから送信された超音波は、流路１１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、当該流路１１の底面に反射した後、超音波センサ２１ｂによって受信される。一方、超音波センサ２１ｂから送信された超音波は、流路１１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、当該流路１１の底面に反射した後、超音波センサ２１ａによって受信される。

そして、超音波センサ２１ａ，２１ｂ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、流路１１を流れる流体の流量を測定する。

ここで、測定管１０は、上述したように、樹脂製となっており、それを構成する部位の中でも、流路１１及びメッシュ部１５ａ，１５ｂは、同じ成形材料によって、一体に形成されている。このとき、図５から図７に示すように、メッシュ部１５ａ，１５ｂの表面は、流路１１の内壁面を構成しているため、流路１１とメッシュ部１５ａ，１５ｂとは、その内壁面と表面とが面一になるように形成されている。即ち、流路１１とメッシュ部１５ａ，１５ｂとは、その間に段差を有することなく連続して形成されている。

このように、超音波流量計１は、流路１１と、この流路１１の窪みとなるポケット部１４ａ，１４ｂを覆うメッシュ部１５ａ，１５ｂとを、一体に形成することより、流路１１とポケット部１４ａ，１４ｂとの間に隙間が発生しないため、その隙間に起因した乱流の発生を抑制することができる。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。

更に、超音波流量計１は、流路１１の内壁面とメッシュ部１５ａ，１５ｂの表面とを、面一にしているため、流路１１とメッシュ部１５ａ，１５ｂとの間の段差を解消することができ、その段差に起因する乱流の発生を抑制することができる。従って、超音波流量計１は、測定精度の低下を更に抑えることができる。

また、超音波流量計１は、流路１１とメッシュ部１５ａ，１５ｂとを一体に形成しているため、流路１１に対してメッシュ部１５ａ，１５ｂを別体とした場合と比較して、流路１１に対してメッシュ部１５ａ，１５ａを取り付ける必要がないため、組み立て時において、メッシュ部１５ａ，１５ｂの取り付け工程を削減することができる。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、流路１１と、この流路１１の窪みとなるポケット部１４ａ，１４ｂを覆うメッシュ部１５ａ，１５ｂとを、一体に形成することより、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。

また、超音波流量計１は、流路１１の内壁面とメッシュ部１５ａ，１５ｂの表面とを、面一にすることにより、測定精度の低下を更に抑えることができる。

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 流路入口
１３ 流路出口
１４ａ，１４ｂ ポケット部
１５ａ，１５ｂ メッシュ部
２０ センサ収納部
２１ａ，２１ｂ 超音波センサ

Claims (2)

1. 流体が流れる流路と、
   前記流路を流れる流体中において超音波を互いに送受信することにより、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一対の超音波センサと、
   前記流路の外側に形成され、前記一対の超音波センサを前記流路に対向させるポケット部と、
   前記ポケット部に設けられ、流体の前記ポケット部への流入を抑制すると共に、超音波を通過可能とするメッシュ部とを備え、
   前記流路とメッシュ部とを、一体に形成する
   ことを特徴とする超音波流量計。
2. 前記流路の内壁面と前記メッシュ部の表面とを、面一にする
   ことを特徴とする請求項１記載の超音波流量計。

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