JP2956804B2 - 超音波流量計 - Google Patents
超音波流量計Info
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- JP2956804B2 JP2956804B2 JP3359507A JP35950791A JP2956804B2 JP 2956804 B2 JP2956804 B2 JP 2956804B2 JP 3359507 A JP3359507 A JP 3359507A JP 35950791 A JP35950791 A JP 35950791A JP 2956804 B2 JP2956804 B2 JP 2956804B2
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、超音波を用いて管内の
流速を測定することにより、流体の流量を求めるように
した超音波流量計に関するものである。
流速を測定することにより、流体の流量を求めるように
した超音波流量計に関するものである。
【0002】
【従来の技術】通常、管内の流体の流量は管の面平均流
速V0に、管断面積等を乗ずることにより得られるが、
流量測定手段のうちの一つとして、例えば、図9に示す
ように、超音波流量計1は、一対の超音波送受波器2を
管壁3に相対して取り付け、交互に超音波パルスを伝播
させて流速を測定するようにした流速測定型の流量計で
ある。この測定される流速は、超音波の伝播路(測線)の
線平均流速V1である。なお、管内における流体の面平
均流速分布は Re=V0・D/ν…………(1) (ただし、Re:レイノルズ数、D:管内径、ν:動粘
性係数)により求められる。ここで、Re<2320の
流れは層流であり、Re≒4000以上の流れは乱流と
いわれ、図10にその分布の一例を示す。層流におい
て、線平均流速V1と面平均流速V0の比をκとすると、 κ=V1/V0………(2) この場合、κ=4/3で一定である。乱流においては、
いくつかの報告があるが、ここではゲ・イ・ビルゲルに
よるものを適用するものとする。レイノルズ数Reとκ
の関係を図示すると、図11の通りである。
速V0に、管断面積等を乗ずることにより得られるが、
流量測定手段のうちの一つとして、例えば、図9に示す
ように、超音波流量計1は、一対の超音波送受波器2を
管壁3に相対して取り付け、交互に超音波パルスを伝播
させて流速を測定するようにした流速測定型の流量計で
ある。この測定される流速は、超音波の伝播路(測線)の
線平均流速V1である。なお、管内における流体の面平
均流速分布は Re=V0・D/ν…………(1) (ただし、Re:レイノルズ数、D:管内径、ν:動粘
性係数)により求められる。ここで、Re<2320の
流れは層流であり、Re≒4000以上の流れは乱流と
いわれ、図10にその分布の一例を示す。層流におい
て、線平均流速V1と面平均流速V0の比をκとすると、 κ=V1/V0………(2) この場合、κ=4/3で一定である。乱流においては、
いくつかの報告があるが、ここではゲ・イ・ビルゲルに
よるものを適用するものとする。レイノルズ数Reとκ
の関係を図示すると、図11の通りである。
【0003】ところで、実際の流量測定では、通常、乱
流域での計測となり、その乱流域での流量Qは、 Q=V0・S・3600=V1/κ・πD2/4・3600(m3/H)……(3) (ただし、V0:面平均流速、S:断面積、V1:線平均
流速、κ:レイノルズ数に応じた流速補正係数)より求
められる。
流域での計測となり、その乱流域での流量Qは、 Q=V0・S・3600=V1/κ・πD2/4・3600(m3/H)……(3) (ただし、V0:面平均流速、S:断面積、V1:線平均
流速、κ:レイノルズ数に応じた流速補正係数)より求
められる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、(3)式
におけるκは、乱流域では、図11に示すようにレイノ
ルズ数Re、すなわち面平均流速V0により変化するた
め、広い流量範囲にわたつて高い精度の値を求めること
は困難である。本発明はかかる課題を鑑みてなされたも
のであって、κが一定である層流域で計測できるように
超音波流量計を構成することにより、流量の測定値の精
度を向上させることを目的とする。
におけるκは、乱流域では、図11に示すようにレイノ
ルズ数Re、すなわち面平均流速V0により変化するた
め、広い流量範囲にわたつて高い精度の値を求めること
は困難である。本発明はかかる課題を鑑みてなされたも
のであって、κが一定である層流域で計測できるように
超音波流量計を構成することにより、流量の測定値の精
度を向上させることを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】前記した課題を解決する
ために、本発明は、流体を流通させる主管に、分岐管を
設け、この分岐管の管壁に一対の超音波送受波器を相対
して配置し、前記分岐管の内径を、2320>Re=V
0 ・d/ν(ただし、V 0 :管の面平均流速、Re:レイ
ノルズ数、d:分岐管内径、ν:流体の動粘性係数)を
満たすように設定した。また本発明は、流体を流通させ
る主管に、分岐管を設け、この分岐管において、分岐管
の管軸に一致するように一対の超音波送受波器を配設
し、前記分岐管の内径を、2320>Re=V 0 ・d/
ν(ただし、V 0 :管の面平均流速、Re:レイノルズ
数、d:分岐管内径、ν:流体の動粘性係数)を満たす
ように設定した。また本発明は、流体を流通させる主管
に、分岐管を設け、この分岐管の管壁に一対の超音波送
受波器を相対して配置し、前記分岐管の内径を、232
0>Re=V 0 ・d/ν(ただし、V 0 :管の面平均流
速、Re:レイノルズ数、d:分岐管内径、ν:流体の
動粘性係数)を満たすように設定する一方、流体の導入
部を主管中間部に突出させるようにした。また本発明
は、流体を流通させる主管に、分岐管を設け、この分岐
管の管壁に一対の超音波送受波器を相対して配置し、前
記分岐管の内径を、2320>Re=V 0 ・d/ν(た
だし、V 0 :管の面平均流速、Re:レイノルズ数、
d:分岐管内径、ν:流体の動粘性係数)を満たすよう
に設定する一方、分岐管の上流側を主管内において、直
径方向に延在させると共に、分岐管の上流面に流体の導
入穴を穿設するようにした。さらに本発明は、流体を流
通させる主管に、分岐管を設け、この分岐管の管壁に一
対の超音波送受波器を相対して配置し、前記分岐管の内
径を、2320>Re=V 0 ・d/ν(ただし、V 0 :管
の面平均流速、Re:レイノルズ数、d:分岐管内径、
ν:流体の動粘性係数)を満たすように設定する一方、
前記主管に、ハネカム状に分隔した層流管を配置した。
ために、本発明は、流体を流通させる主管に、分岐管を
設け、この分岐管の管壁に一対の超音波送受波器を相対
して配置し、前記分岐管の内径を、2320>Re=V
0 ・d/ν(ただし、V 0 :管の面平均流速、Re:レイ
ノルズ数、d:分岐管内径、ν:流体の動粘性係数)を
満たすように設定した。また本発明は、流体を流通させ
る主管に、分岐管を設け、この分岐管において、分岐管
の管軸に一致するように一対の超音波送受波器を配設
し、前記分岐管の内径を、2320>Re=V 0 ・d/
ν(ただし、V 0 :管の面平均流速、Re:レイノルズ
数、d:分岐管内径、ν:流体の動粘性係数)を満たす
ように設定した。また本発明は、流体を流通させる主管
に、分岐管を設け、この分岐管の管壁に一対の超音波送
受波器を相対して配置し、前記分岐管の内径を、232
0>Re=V 0 ・d/ν(ただし、V 0 :管の面平均流
速、Re:レイノルズ数、d:分岐管内径、ν:流体の
動粘性係数)を満たすように設定する一方、流体の導入
部を主管中間部に突出させるようにした。また本発明
は、流体を流通させる主管に、分岐管を設け、この分岐
管の管壁に一対の超音波送受波器を相対して配置し、前
記分岐管の内径を、2320>Re=V 0 ・d/ν(た
だし、V 0 :管の面平均流速、Re:レイノルズ数、
d:分岐管内径、ν:流体の動粘性係数)を満たすよう
に設定する一方、分岐管の上流側を主管内において、直
径方向に延在させると共に、分岐管の上流面に流体の導
入穴を穿設するようにした。さらに本発明は、流体を流
通させる主管に、分岐管を設け、この分岐管の管壁に一
対の超音波送受波器を相対して配置し、前記分岐管の内
径を、2320>Re=V 0 ・d/ν(ただし、V 0 :管
の面平均流速、Re:レイノルズ数、d:分岐管内径、
ν:流体の動粘性係数)を満たすように設定する一方、
前記主管に、ハネカム状に分隔した層流管を配置した。
【0006】
【作用】主管に設けた内径の小さい分岐管に超音波送受
波器を配設し、分岐管の内径を、2320>Re=V 0
・d/ν(ただし、V 0 :管の面平均流速、Re:レイ
ノルズ数、d:分岐管内径、ν:流体の動粘性係数)を
満たすように設定するようにすれば、Reの値が232
0未満である層流域での流量測定が可能となる。層流域
では、κの値が一定となるため、高い精度の流量を求め
ることができる。
波器を配設し、分岐管の内径を、2320>Re=V 0
・d/ν(ただし、V 0 :管の面平均流速、Re:レイ
ノルズ数、d:分岐管内径、ν:流体の動粘性係数)を
満たすように設定するようにすれば、Reの値が232
0未満である層流域での流量測定が可能となる。層流域
では、κの値が一定となるため、高い精度の流量を求め
ることができる。
【0007】
【実施例】次に、本発明にかかる超音波流量計につい
て、添付の図面を参照しながら以下説明する。図1にお
いて、参照符号10は第1の実施例にかかる超音波流量
計10を示し、超音波流量計10は、流体を流通させる
主管11に、分岐管12を設け、この分岐管12の管壁
に一対の超音波送受波器13を相対して配置する構成の
ものである。この場合、分岐管12において、導入部1
4は主管11の管軸に対して直角状に分岐形成され、分
流部15は主管11の管軸に平行であり、還流部16は
主管11の管軸に対して直角状に形成される。また、前
記超音波送受波器13は、管軸に対して超音波伝播路を
所定角度θをなすように取り付けられる。なお、前記分
流部15の内径dは、2320>Re=V0・d/νを
満たすように設定される。
て、添付の図面を参照しながら以下説明する。図1にお
いて、参照符号10は第1の実施例にかかる超音波流量
計10を示し、超音波流量計10は、流体を流通させる
主管11に、分岐管12を設け、この分岐管12の管壁
に一対の超音波送受波器13を相対して配置する構成の
ものである。この場合、分岐管12において、導入部1
4は主管11の管軸に対して直角状に分岐形成され、分
流部15は主管11の管軸に平行であり、還流部16は
主管11の管軸に対して直角状に形成される。また、前
記超音波送受波器13は、管軸に対して超音波伝播路を
所定角度θをなすように取り付けられる。なお、前記分
流部15の内径dは、2320>Re=V0・d/νを
満たすように設定される。
【0008】かかる超音波流量計10において、分岐管
12に導入されて、分流部15を流れる流体の流速は、
ほぼ、主管11における流速と同一である。しかも、分
流部15内径dを2320>Re=V0・d/νを満た
すように設定すれば、層流における測定となり、κは略
一定であるので、流量を高い精度で、計測することがで
きる。
12に導入されて、分流部15を流れる流体の流速は、
ほぼ、主管11における流速と同一である。しかも、分
流部15内径dを2320>Re=V0・d/νを満た
すように設定すれば、層流における測定となり、κは略
一定であるので、流量を高い精度で、計測することがで
きる。
【0009】次に、図2に、第2の実施例を示す。この
場合の超音波流量計20では、超音波送受波器13を分
岐管12の分流部15の両端部に、相対するように、超
音波伝播路を管軸方向と一致させるように配設したもの
である。超音波送受波器13間に形成される超音波伝播
路は、分流部15の長さLに相当する距離を有する。
場合の超音波流量計20では、超音波送受波器13を分
岐管12の分流部15の両端部に、相対するように、超
音波伝播路を管軸方向と一致させるように配設したもの
である。超音波送受波器13間に形成される超音波伝播
路は、分流部15の長さLに相当する距離を有する。
【0010】このような超音波流量計20によれば、超
音波伝播路を大きく採ることにより、時間計測の分解能
を高め、高精度な計測が可能となる。
音波伝播路を大きく採ることにより、時間計測の分解能
を高め、高精度な計測が可能となる。
【0011】また、図3に第3の実施例を示す。この場
合、超音波流量計30では、前記分岐管12における流
体の導入部14を先端部が主管11中間部に位置するよ
うに設けられたものである(図4参照)。なお、超音波送
受波器13は、第1の実施例と同様の位置に設けられ
る。
合、超音波流量計30では、前記分岐管12における流
体の導入部14を先端部が主管11中間部に位置するよ
うに設けられたものである(図4参照)。なお、超音波送
受波器13は、第1の実施例と同様の位置に設けられ
る。
【0012】かかる超音波流量計30によれば、流速の
大きい主管11中間部から、分岐管12に導入するよう
にしたので、分流比の安定度合いが増す。
大きい主管11中間部から、分岐管12に導入するよう
にしたので、分流比の安定度合いが増す。
【0013】次に、図5は第4の実施例を示す。この場
合の超音波流量計40では、分岐管12の導入部14を
主管11内において、直径方向に延在させると共に、導
入部14の上流面に流体の導入穴41を一定間隔をもた
せるようにして複数個穿設するようにしたものである
(図6参照)。超音波送受波器13は、第1の実施例と同
様の位置に設けられる。
合の超音波流量計40では、分岐管12の導入部14を
主管11内において、直径方向に延在させると共に、導
入部14の上流面に流体の導入穴41を一定間隔をもた
せるようにして複数個穿設するようにしたものである
(図6参照)。超音波送受波器13は、第1の実施例と同
様の位置に設けられる。
【0014】かかる超音波流量計40によれば、主管1
1内の一定間隔ごとの導入穴41から流体を導入するこ
とによって、主管11の流速分布が平均化し、分流比の
安定度合いが増す。
1内の一定間隔ごとの導入穴41から流体を導入するこ
とによって、主管11の流速分布が平均化し、分流比の
安定度合いが増す。
【0015】さらに、図7および図8に第5の実施例を
示す。この場合、超音波流量計50では、主管11に、
断面ハネカム状の管に分割形成された層流管51を配置
する構成のものである。
示す。この場合、超音波流量計50では、主管11に、
断面ハネカム状の管に分割形成された層流管51を配置
する構成のものである。
【0016】かかる超音波流量計50によれば、それぞ
れのハネカム状の管を流れる流速は、均等化し、分流比
の安定化を図ることができる。
れのハネカム状の管を流れる流速は、均等化し、分流比
の安定化を図ることができる。
【0017】(発明の効果)以上のとおり本発明によれ
ば、分岐管を用いて、層流域での流量計測が行うことが
できる。そのため、層流域での線平均流速と面平均流速
の比が一定となるため、流量測定精度を高めることがで
きる。
ば、分岐管を用いて、層流域での流量計測が行うことが
できる。そのため、層流域での線平均流速と面平均流速
の比が一定となるため、流量測定精度を高めることがで
きる。
【0018】
【図1】本発明にかかる超音波流量計の模式的な説明図
である。
である。
【図2】本発明にかかる超音波流量計の第2の実施例の
模式的な説明図である。
模式的な説明図である。
【図3】本発明にかかる超音波流量計の第3の実施例の
模式的な説明図である。
模式的な説明図である。
【図4】図3に示す超音波流量計の模式的な横断面説明
図である。
図である。
【図5】本発明にかかる超音波流量計の第4の実施例の
模式的な説明図である。
模式的な説明図である。
【図6】図5に示す超音波流量計の模式的な横断面説明
図である。
図である。
【図7】本発明にかかる超音波流量計の第5の実施例の
模式的な説明図である。
模式的な説明図である。
【図8】図7に示す超音波流量計の模式的な横断面説明
図である。
図である。
【図9】従来における超音波流量計の模式的な説明図で
ある。
ある。
【図10】円管内の流速分布を示すグラフである。
【図11】円管内の流速と流速補正係数の関係を示すグ
ラフである。
ラフである。
10、20、30、40、50 超音波流量計 11 主管 12 分岐管 13 超音波送受波器 14 導入部 15 分流部 16 還流部 41 導入穴 51 層流管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01F 1/66
Claims (5)
- 【請求項1】 流体を流通させる主管に、分岐管を設
け、この分岐管の管壁に一対の超音波送受波器を相対し
て配置し、前記分岐管の内径を、2320>Re=V 0
・d/ν(ただし、V 0 :管の面平均流速、Re:レイ
ノルズ数、d:分岐管内径、ν:流体の動粘性係数)を
満たすように設定することを特徴とする超音波流量計。 - 【請求項2】 流体を流通させる主管に、分岐管を設
け、この分岐管において、分岐管の管軸に一致するよう
に一対の超音波送受波器を配設し、前記分岐管の内径
を、2320>Re=V 0 ・d/ν(ただし、V 0 :管の
面平均流速、Re:レイノルズ数、d:分岐管内径、
ν:流体の動粘性係数)を満たすように設定することを
特徴とする超音波流量計。 - 【請求項3】 流体を流通させる主管に、分岐管を設
け、この分岐管の管壁に一対の超音波送受波器を相対し
て配置し、前記分岐管の内径を、2320>Re=V 0
・d/ν(ただし、V 0 :管の面平均流速、Re:レイ
ノルズ数、d:分岐管内径、ν:流体の動粘性係数)を
満たすように設定する一方、流体の導入部を主管中間部
に突出させてなることを特徴とする超音波流量計。 - 【請求項4】 流体を流通させる主管に、分岐管を設
け、この分岐管の管壁に一対の超音波送受波器を相対し
て配置し、前記分岐管の内径を、2320>Re=V 0
・d/ν(ただし、V 0 :管の面平均流速、Re:レイ
ノルズ数、d:分岐管内径、ν:流体の動粘性係数)を
満たすように設定する一方、分岐管の上流側を主管内に
おいて、直径方向に延在させると共に、分岐管の上流面
に流体の導入穴を穿設することを特徴とする超音波流量
計。 - 【請求項5】 流体を流通させる主管に、分岐管を設
け、この分岐管の管壁に一対の超音波送受波器を相対し
て配置し、前記分岐管の内径を、2320>Re=V 0
・d/ν(ただし、V 0 :管の面平均流速、Re:レイ
ノルズ数、d:分岐管内径、ν:流体の動粘性係数)を
満たすように設定する一方、前記主管に、ハネカム状に
分隔した層流管を配置したことを特徴とする超音波流量
計。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3359507A JP2956804B2 (ja) | 1991-12-28 | 1991-12-28 | 超音波流量計 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3359507A JP2956804B2 (ja) | 1991-12-28 | 1991-12-28 | 超音波流量計 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05180677A JPH05180677A (ja) | 1993-07-23 |
JP2956804B2 true JP2956804B2 (ja) | 1999-10-04 |
Family
ID=18464859
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3359507A Expired - Fee Related JP2956804B2 (ja) | 1991-12-28 | 1991-12-28 | 超音波流量計 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2956804B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08313316A (ja) * | 1995-05-19 | 1996-11-29 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 超音波式流量計 |
JP2004251686A (ja) * | 2003-02-19 | 2004-09-09 | Toyo Keiki Co Ltd | 超音波ガスメータを用いたガス流量計測方法 |
CN108955790A (zh) * | 2018-08-23 | 2018-12-07 | 苏州东剑智能科技有限公司 | 一种引流式超声计量仪表 |
-
1991
- 1991-12-28 JP JP3359507A patent/JP2956804B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH05180677A (ja) | 1993-07-23 |
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Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
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