JP3194270B2 - 超音波流量計 - Google Patents
超音波流量計Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば気体や液体など
の流体の流量を測定することのできる超音波流量計に係
り、特に小型の超音波流量計に関する。
の流体の流量を測定することのできる超音波流量計に係
り、特に小型の超音波流量計に関する。
【０００２】
【従来の技術】超音波流量計は、流速測定型の流量計で
あり流量は測定した流速に管断面積等を乗ずることによ
り求められる。従って、流速を精度良くかつ正確に測定
することが重要である。この超音波による流速測定は、
超音波ビームの伝播時間の逆数差を求めて行う。
あり流量は測定した流速に管断面積等を乗ずることによ
り求められる。従って、流速を精度良くかつ正確に測定
することが重要である。この超音波による流速測定は、
超音波ビームの伝播時間の逆数差を求めて行う。
【０００３】図８に示すように、電気−音響変換手段と
しての１対の超音波送受波器（トランスデューサ）１，
２を測定管２０の管壁に相対して取付け交互に超音波ビ
ームを伝播させて測定を行う。流れの方向に対して上流
側、下流側に設けられたトランスデューサ１，２から測
定管２０の内部を横切るように発射された超音波ビーム
を双方で切替えてこれら順逆方向の伝播時間ｔ1 ，ｔ2
を繰り返し計測する。この計測された時間を逆数にする
ことにより、音速Ｃの影響がなくなり以下の式が得られ
る。
しての１対の超音波送受波器（トランスデューサ）１，
２を測定管２０の管壁に相対して取付け交互に超音波ビ
ームを伝播させて測定を行う。流れの方向に対して上流
側、下流側に設けられたトランスデューサ１，２から測
定管２０の内部を横切るように発射された超音波ビーム
を双方で切替えてこれら順逆方向の伝播時間ｔ1 ，ｔ2
を繰り返し計測する。この計測された時間を逆数にする
ことにより、音速Ｃの影響がなくなり以下の式が得られ
る。
【０００４】
【数１】
【０００５】
【数２】
【０００６】
【数３】
【０００７】 ただし、Ｌ：超音波の伝播路長（Ｌ＝Ｄ／ｓｉｎθ） Ｄ：管内径 Ｃ：気体中の音速 θ：超音波伝播路と管軸のなす角 Ｖ：超音波伝播路上の線平均流速
【０００８】しかしながら、超音波流量計は、音響パス
に沿った平均流速を計測する装置である。そして、測定
管内の流速分布は、流量により変化する。この流量を得
るためには流速分布変化の補正が必要となる。そして、
この体積流量Ｑは、計測された線平均流速Ｖ、測定部の
断面積Ａと流速分布補正係数Ｋh から計算される。すな
わち、
に沿った平均流速を計測する装置である。そして、測定
管内の流速分布は、流量により変化する。この流量を得
るためには流速分布変化の補正が必要となる。そして、
この体積流量Ｑは、計測された線平均流速Ｖ、測定部の
断面積Ａと流速分布補正係数Ｋh から計算される。すな
わち、
【０００９】
【数４】
【００１０】ここで、Ｋh は測定された線平均流速と管
断面の平均流速の比であり、レイノルズ数の関数であ
る。
断面の平均流速の比であり、レイノルズ数の関数であ
る。
【００１１】
【数５】
【００１２】層流域におけるＫh は理論的に計算するこ
とが可能であり、Ｋh ＝０．７５（一定）が得られてい
る。ここで、レイノルズ数が２３２０より小さい場合の
流れは層流と呼ばれ、その分布は一定で変わらない。
とが可能であり、Ｋh ＝０．７５（一定）が得られてい
る。ここで、レイノルズ数が２３２０より小さい場合の
流れは層流と呼ばれ、その分布は一定で変わらない。
【００１３】以上のような理論式を用い図１のような装
置を用いて図８に示す測定管内の流れについて実験を行
った。すなわち、図１は、膜式ガスメータ５、超音波流
量計６、ＰＤガスメータ７、音速ノズル８、真空ポンプ
９をシリーズで接続し、音速ノズル８で校正を行うもの
である。また、図８に示す超音波送受波器１，２は直径
４ｍｍのピエゾセラミック素子であり、周波数は２００
ｋＨｚである。そして、この測定管は、内径直径が２
５．４ｍｍのストレートなパイプである。上記超音波送
受波器１，２は、図８に示す傾斜角θは１５度で測定管
に対して取付けられている。
置を用いて図８に示す測定管内の流れについて実験を行
った。すなわち、図１は、膜式ガスメータ５、超音波流
量計６、ＰＤガスメータ７、音速ノズル８、真空ポンプ
９をシリーズで接続し、音速ノズル８で校正を行うもの
である。また、図８に示す超音波送受波器１，２は直径
４ｍｍのピエゾセラミック素子であり、周波数は２００
ｋＨｚである。そして、この測定管は、内径直径が２
５．４ｍｍのストレートなパイプである。上記超音波送
受波器１，２は、図８に示す傾斜角θは１５度で測定管
に対して取付けられている。
【００１４】図９に示すグラフは、上記装置により円管
でダイレクトビームパスの測定された流速分布補正係数
Ｋh を縦軸に示し、横軸にレイノルズ数とＬ／ｈ（リッ
トル／時間）での流量を示す。図に示す流量測定範囲は
２５〜５０００Ｌ／ｈの範囲の幅広い流量範囲にて実験
を行った。計測されたＫh は、層流と乱流の領域の両方
において理論値と良く一致していることが確認された。
図に示すように層流から乱流への突然の遷移が観察さ
れ、その遷移域における測定されたＫh の再現性は非常
に高い。ここで、乱流は一般にレイノルズ数が約４００
０以上の流れをいう。
でダイレクトビームパスの測定された流速分布補正係数
Ｋh を縦軸に示し、横軸にレイノルズ数とＬ／ｈ（リッ
トル／時間）での流量を示す。図に示す流量測定範囲は
２５〜５０００Ｌ／ｈの範囲の幅広い流量範囲にて実験
を行った。計測されたＫh は、層流と乱流の領域の両方
において理論値と良く一致していることが確認された。
図に示すように層流から乱流への突然の遷移が観察さ
れ、その遷移域における測定されたＫh の再現性は非常
に高い。ここで、乱流は一般にレイノルズ数が約４００
０以上の流れをいう。
【００１５】なお、図示してはいないが、図８に示す円
管を用いて傾斜角４５度のダイレクトビームパスと、図
４に示すような傾斜角度４５度のＶ反射ビームパスにつ
いても実験を行った。傾斜角度４５度のダイレクトビー
ムパスと傾斜角度４５度のＶ反射ビームパスの測定され
た流速分布補正係数Ｋh も理論値と一致する。
管を用いて傾斜角４５度のダイレクトビームパスと、図
４に示すような傾斜角度４５度のＶ反射ビームパスにつ
いても実験を行った。傾斜角度４５度のダイレクトビー
ムパスと傾斜角度４５度のＶ反射ビームパスの測定され
た流速分布補正係数Ｋh も理論値と一致する。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来の超音波
流量計は、測定管として円管を用いこの円管に電気−音
響変換手段としての超音波送受波器を取り付けるため、
小さな流量から幅広い流量範囲まで高精度な流量測定を
行うことには問題がある。すなわち、層流、遷移域、乱
流にまたがって測定を行うときに
流量計は、測定管として円管を用いこの円管に電気−音
響変換手段としての超音波送受波器を取り付けるため、
小さな流量から幅広い流量範囲まで高精度な流量測定を
行うことには問題がある。すなわち、層流、遷移域、乱
流にまたがって測定を行うときに
【数４】に示す式から明らかなように流速分布補正係数
Ｋh が大きく変化するため高精度な流量測定を行うこと
ができない。しかも、この流速分布補正係数Ｋh は、レ
イノルズ数の関数であるため、温度、圧力等に起因する
ため外乱による影響が大きく、一層補正が困難となると
いう問題がある。
Ｋh が大きく変化するため高精度な流量測定を行うこと
ができない。しかも、この流速分布補正係数Ｋh は、レ
イノルズ数の関数であるため、温度、圧力等に起因する
ため外乱による影響が大きく、一層補正が困難となると
いう問題がある。
【００１７】上記のような測定管として円管を用いた場
合の流量測定には、管内流速分布の影響を受けるので測
定部の上流を十分長くかつ真っ直ぐなものを用いなけれ
ばならない。一般的には測定部前の直管長（直径Ｄに対
して３０Ｄ以上）を長くとることが必要であるといわれ
ている。したがって、測定部の上流、下流側の測定管の
曲がりがある場合には正確な流量測定を行うことができ
ない。
合の流量測定には、管内流速分布の影響を受けるので測
定部の上流を十分長くかつ真っ直ぐなものを用いなけれ
ばならない。一般的には測定部前の直管長（直径Ｄに対
して３０Ｄ以上）を長くとることが必要であるといわれ
ている。したがって、測定部の上流、下流側の測定管の
曲がりがある場合には正確な流量測定を行うことができ
ない。
【００１８】そこで、本発明は、従来の問題点に鑑みて
なされたものであって、小さな流量から幅広い流量範
囲、すなわち層流、遷移域、乱流にまたがって測定を行
うときであっても補正が容易で測定部前の直管長を短く
することができるとともに、測定部の上流、下流の測定
管の曲がり等による影響を受けることのない超音波流量
計を提供することを目的とする。
なされたものであって、小さな流量から幅広い流量範
囲、すなわち層流、遷移域、乱流にまたがって測定を行
うときであっても補正が容易で測定部前の直管長を短く
することができるとともに、測定部の上流、下流の測定
管の曲がり等による影響を受けることのない超音波流量
計を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】本発明による超音波流量
計は、一方の電気−音響変換手段（１）から出射された
超音波を測定管内の被測定流体中を透過させて他方の電
気−音響変換手段（２）で受波する電気−音響変換手段
（１，２）を一対設け、前記電気−音響変換手段（１，
２）を双方で切替えて超音波伝播時間を測定して測定管
内部の流量測定を行う超音波流量計であって、前記測定
管（１０）は、該測定管（１０）の内部に上流側から下
流側に被測定流体が流れる測定管開口部（１０ａ）を有
し、該測定管開口部（１０ａ）は、該測定管（１０）の
軸方向に対して直角な断面形状が短辺の横幅Ｗ、長辺の
高さｈでなる長方形で形成され、該長方形の一方の横幅
Ｗの面であって前記測定管（１０）の上流側に前記一方
の電気−音響変換手段（１）が設けられ、前記一方の横
幅Ｗの面に対向する他方の横幅Ｗの面であって前記測定
管（１０）内の流れに対して交差させて下流側に前記他
方の電気−音響変換手段（２）を対向配置させて設け、
前記測定管開口部（１０ａ）の横幅Ｗと高さｈのアスペ
クト比が、１：２以上であることを特徴とするものであ
る。また、本発明による超音波流量計は、一方の電気−
音響変換手段（１）から出射された超音波を測定管内の
被測定流体中を透過させて他方の電気−音響変換手段
（２）で受波する電気−音響変換手段（１，２）を一対
設け、前記電気−音響変換手段（１，２）を双方で切替
えて超音波伝播時間を測定して測定管内部の流量測定を
行う超音波流量計であって、前記測定管（１０）は、該
測定管（１０）の内部に上流側から下流側に被測定流体
が流れる測定管開口部（１０ａ）を有し、該測定管開口
部（１０ａ）は、該測定管（１０）の軸方向に対して直
角な断面形状が短辺の横幅Ｗ、長辺の高さｈでなる長方
形で形成され、該長方形の一方の横幅Ｗの面であって前
記測定管（１０）の上流側に前記一方の電気−音響変換
手段（１）が設けられ、該電気−音響変換手段（１）か
ら出射された超音波を他方の横幅Ｗの面で反射させ、こ
の反射された超音波を下流側で受波する他方の電気−音
響変換手段（２）を前記一方の横幅Ｗの面に設け、前記
測定管開口部（１０ａ）の横幅Ｗと高さｈのアスペクト
比が、１：２以上であることを特徴とするものである。
計は、一方の電気−音響変換手段（１）から出射された
超音波を測定管内の被測定流体中を透過させて他方の電
気−音響変換手段（２）で受波する電気−音響変換手段
（１，２）を一対設け、前記電気−音響変換手段（１，
２）を双方で切替えて超音波伝播時間を測定して測定管
内部の流量測定を行う超音波流量計であって、前記測定
管（１０）は、該測定管（１０）の内部に上流側から下
流側に被測定流体が流れる測定管開口部（１０ａ）を有
し、該測定管開口部（１０ａ）は、該測定管（１０）の
軸方向に対して直角な断面形状が短辺の横幅Ｗ、長辺の
高さｈでなる長方形で形成され、該長方形の一方の横幅
Ｗの面であって前記測定管（１０）の上流側に前記一方
の電気−音響変換手段（１）が設けられ、前記一方の横
幅Ｗの面に対向する他方の横幅Ｗの面であって前記測定
管（１０）内の流れに対して交差させて下流側に前記他
方の電気−音響変換手段（２）を対向配置させて設け、
前記測定管開口部（１０ａ）の横幅Ｗと高さｈのアスペ
クト比が、１：２以上であることを特徴とするものであ
る。また、本発明による超音波流量計は、一方の電気−
音響変換手段（１）から出射された超音波を測定管内の
被測定流体中を透過させて他方の電気−音響変換手段
（２）で受波する電気−音響変換手段（１，２）を一対
設け、前記電気−音響変換手段（１，２）を双方で切替
えて超音波伝播時間を測定して測定管内部の流量測定を
行う超音波流量計であって、前記測定管（１０）は、該
測定管（１０）の内部に上流側から下流側に被測定流体
が流れる測定管開口部（１０ａ）を有し、該測定管開口
部（１０ａ）は、該測定管（１０）の軸方向に対して直
角な断面形状が短辺の横幅Ｗ、長辺の高さｈでなる長方
形で形成され、該長方形の一方の横幅Ｗの面であって前
記測定管（１０）の上流側に前記一方の電気−音響変換
手段（１）が設けられ、該電気−音響変換手段（１）か
ら出射された超音波を他方の横幅Ｗの面で反射させ、こ
の反射された超音波を下流側で受波する他方の電気−音
響変換手段（２）を前記一方の横幅Ｗの面に設け、前記
測定管開口部（１０ａ）の横幅Ｗと高さｈのアスペクト
比が、１：２以上であることを特徴とするものである。
【００２０】
【作用】上記超音波流量計は、測定管が測定管の軸方向
に対して直角な断面形状が長方形であるので、層流、遷
移域、乱流にまたがって測定を行うときであっても補正
が容易で測定部前の直管長を短くすることができるとと
もに、測定部の上流、下流の測定管の曲がり等による影
響を受けることがない。
に対して直角な断面形状が長方形であるので、層流、遷
移域、乱流にまたがって測定を行うときであっても補正
が容易で測定部前の直管長を短くすることができるとと
もに、測定部の上流、下流の測定管の曲がり等による影
響を受けることがない。
【００２１】
【実施例】次に、本発明の実施例について添付図面を参
照しつつ説明する。なお、従来の装置と同一の構成及び
機能を有するものについては同じ符号を用いて説明す
る。
照しつつ説明する。なお、従来の装置と同一の構成及び
機能を有するものについては同じ符号を用いて説明す
る。
【００２２】本発明に係る装置は、図１に示す構成の装
置を用いている。図１は、膜式ガスメータ５、超音波流
量計６、ＰＤガスメータ７、音速ノズル８、真空ポンプ
９をシリーズで接続し、音速ノズル８で校正を行うもの
である。また、図２に示す超音波送受波器１，２は直径
４ｍｍのピエゾセラミック素子であり、周波数は２００
ｋＨｚである。
置を用いている。図１は、膜式ガスメータ５、超音波流
量計６、ＰＤガスメータ７、音速ノズル８、真空ポンプ
９をシリーズで接続し、音速ノズル８で校正を行うもの
である。また、図２に示す超音波送受波器１，２は直径
４ｍｍのピエゾセラミック素子であり、周波数は２００
ｋＨｚである。
【００２３】図２に示す測定管は、図２（ｂ）にて明ら
かなように測定管の軸方向に対して直角な断面形状が長
方形のものを用いている。このような長方形の測定管を
用いることにより２次元的な流れになる可能性が高いた
めである。この長方形、すなわち角ダクトは、測定管開
口部１０ａの横幅（短辺）Ｗが６ｍｍで、高さ（長辺）
ｈが３０ｍｍである。超音波送受波器１，２は、図２に
示すように傾斜角１５度で測定管内の流れに対して交差
するように対向して測定管に取付けられている。
かなように測定管の軸方向に対して直角な断面形状が長
方形のものを用いている。このような長方形の測定管を
用いることにより２次元的な流れになる可能性が高いた
めである。この長方形、すなわち角ダクトは、測定管開
口部１０ａの横幅（短辺）Ｗが６ｍｍで、高さ（長辺）
ｈが３０ｍｍである。超音波送受波器１，２は、図２に
示すように傾斜角１５度で測定管内の流れに対して交差
するように対向して測定管に取付けられている。
【００２４】図３に示すグラフは、上記装置により断面
形状が長方形の角ダクトでダイレクトビームパスの測定
された流速分布補正係数Ｋh を縦軸に示し、横軸にレイ
ノルズ数とＬ／ｈでの流量を示している。ここで、角ダ
クトにおけるレイノルズ数の算出は、一般的に使われる
水力直径における円の等価直径として求めている。円管
でみられた流れの遷移の影響は観察されず、遷移領域に
おいて流速分布補正係数Ｋh が変化しない。
形状が長方形の角ダクトでダイレクトビームパスの測定
された流速分布補正係数Ｋh を縦軸に示し、横軸にレイ
ノルズ数とＬ／ｈでの流量を示している。ここで、角ダ
クトにおけるレイノルズ数の算出は、一般的に使われる
水力直径における円の等価直径として求めている。円管
でみられた流れの遷移の影響は観察されず、遷移領域に
おいて流速分布補正係数Ｋh が変化しない。
【００２５】図４は、超音波送受波器１から出射された
超音波を他方の面で反射させて超音波送受波器２で受波
することにより超音波伝播時間を測定して測定管内部の
流量測定を行うＶ反射ビームの超音波流量計が示されて
いる。図４に示す測定管は、図４（ｂ）にて明らかなよ
うに測定管の軸方向に対して直角な断面形状が長方形で
あり、この測定管開口部１０ａの横幅Ｗが６ｍｍで、高
さ方向のｈを１８ｍｍ，２４ｍｍ，３０ｍｍ，４２ｍｍ
に変えた。したがって、角ダクトのアスペクト比は１：
３〜１：７の４種類の実験を行った。
超音波を他方の面で反射させて超音波送受波器２で受波
することにより超音波伝播時間を測定して測定管内部の
流量測定を行うＶ反射ビームの超音波流量計が示されて
いる。図４に示す測定管は、図４（ｂ）にて明らかなよ
うに測定管の軸方向に対して直角な断面形状が長方形で
あり、この測定管開口部１０ａの横幅Ｗが６ｍｍで、高
さ方向のｈを１８ｍｍ，２４ｍｍ，３０ｍｍ，４２ｍｍ
に変えた。したがって、角ダクトのアスペクト比は１：
３〜１：７の４種類の実験を行った。
【００２６】図５に示すグラフは、図４の超音波流量計
を用いて４種類のアスペクト比における角ダクトの測定
された流速分布補正係数Ｋh を示す。図５にて明らかな
ようにこの４種類のアスペクト比の違いによる角ダクト
には大きな違いが見られなかったが、僅かな差は、超音
波送受波器１から超音波送受波器２の長さＬの設計値と
実装値の違いにより起こるものと解される。しかしなが
ら、流れの影響は観察されなかった。
を用いて４種類のアスペクト比における角ダクトの測定
された流速分布補正係数Ｋh を示す。図５にて明らかな
ようにこの４種類のアスペクト比の違いによる角ダクト
には大きな違いが見られなかったが、僅かな差は、超音
波送受波器１から超音波送受波器２の長さＬの設計値と
実装値の違いにより起こるものと解される。しかしなが
ら、流れの影響は観察されなかった。
【００２７】次に、図６（ａ）乃至（ｃ）は、超音波送
受波器１から出射された超音波を他方の面で反射させて
超音波送受波器２で受波することにより超音波伝播時間
を測定して測定管内部の流量測定を行うＶ反射ビームの
超音波流量計である点は図４に示すものと同様である
が、ストレートな測定部の上流と下流に９０度屈曲した
エルボーを異なった３つの取付角度で接続したものであ
る。そして、測定管開口部１０ａの横幅Ｗは６ｍｍで、
高さｈは３０ｍｍである。
受波器１から出射された超音波を他方の面で反射させて
超音波送受波器２で受波することにより超音波伝播時間
を測定して測定管内部の流量測定を行うＶ反射ビームの
超音波流量計である点は図４に示すものと同様である
が、ストレートな測定部の上流と下流に９０度屈曲した
エルボーを異なった３つの取付角度で接続したものであ
る。そして、測定管開口部１０ａの横幅Ｗは６ｍｍで、
高さｈは３０ｍｍである。
【００２８】図７に示すように流速分布補正係数Ｋh
は、ビームに対する曲りの影響は僅かであり、測定管の
上流、下流の影響を受けにくいことを示している。な
お、上記のような屈曲したエルボーは、本実験では上
流、下流の夫々に取り付けられている。従って、測定管
が円管の場合のように直径Ｄに対して３０倍以上の直管
長を必要としないのは勿論であるが、図６に示す１０
ｂ、すなわち上流側の超音波送受波器１の取付部直前の
直管長であればたりる。よって、極めて短かな測定管で
あっても高精度な流量測定を行うことができる。
は、ビームに対する曲りの影響は僅かであり、測定管の
上流、下流の影響を受けにくいことを示している。な
お、上記のような屈曲したエルボーは、本実験では上
流、下流の夫々に取り付けられている。従って、測定管
が円管の場合のように直径Ｄに対して３０倍以上の直管
長を必要としないのは勿論であるが、図６に示す１０
ｂ、すなわち上流側の超音波送受波器１の取付部直前の
直管長であればたりる。よって、極めて短かな測定管で
あっても高精度な流量測定を行うことができる。
【００２９】以上のように、図１乃至図７に示すような
実施例において種々の実験を行ったが、角ダクトの横幅
Ｗと高さｈのアスペクト比は、１：２以上であればよ
い。また、横幅Ｗは超音波が伝播すればよいので２ｍｍ
以上、高さｈが４ｍｍ以上のものであれば流速分布補正
係数Ｋh への影響がないことが確認された。
実施例において種々の実験を行ったが、角ダクトの横幅
Ｗと高さｈのアスペクト比は、１：２以上であればよ
い。また、横幅Ｗは超音波が伝播すればよいので２ｍｍ
以上、高さｈが４ｍｍ以上のものであれば流速分布補正
係数Ｋh への影響がないことが確認された。
【００３０】また、本発明は、超音波送受波器１，２は
直径４ｍｍのピエゾセラミック素子であり、周波数２０
０ＫＨｚのものを用い、また傾斜角が１５度，４５度で
取り付けられているが、これらの材質、周波数、傾斜角
に限定されるものではなく適宜変えて構成することがで
きる。また本発明は前述した各実施例の構成に限らず、
これら各実施例が含む構成の一部ずつを互いに組み合わ
せることなどにより、多岐に亘る構成を実現できること
は勿論である。
直径４ｍｍのピエゾセラミック素子であり、周波数２０
０ＫＨｚのものを用い、また傾斜角が１５度，４５度で
取り付けられているが、これらの材質、周波数、傾斜角
に限定されるものではなく適宜変えて構成することがで
きる。また本発明は前述した各実施例の構成に限らず、
これら各実施例が含む構成の一部ずつを互いに組み合わ
せることなどにより、多岐に亘る構成を実現できること
は勿論である。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように本発明による超音波
流量計においては、小さな流量から幅広い流量範囲まで
高精度な流量測定を行うことができる効果がある。特に
流れの遷移領域を避けることのできない小型で安価な超
音波流量計には好適である。また、本発明によれは、層
流、遷移域、乱流にまたがって測定を行うときであって
も流速分布補正係数Ｋh が大きく変化しないので補正が
容易であり、高精度な流量測定を行うことができる。ま
た、本発明によれば、測定部の直管長を短くすることが
でき、また測定部の上流、下流の測定管の曲がり等によ
る影響を受けることがないという効果がある。
流量計においては、小さな流量から幅広い流量範囲まで
高精度な流量測定を行うことができる効果がある。特に
流れの遷移領域を避けることのできない小型で安価な超
音波流量計には好適である。また、本発明によれは、層
流、遷移域、乱流にまたがって測定を行うときであって
も流速分布補正係数Ｋh が大きく変化しないので補正が
容易であり、高精度な流量測定を行うことができる。ま
た、本発明によれば、測定部の直管長を短くすることが
でき、また測定部の上流、下流の測定管の曲がり等によ
る影響を受けることがないという効果がある。
【図１】図１は、本発明に係る超音波流量計の装置の概
要を示すブロック図である。
要を示すブロック図である。
【図２】図２（ａ）は、超音波流量計を示し、図２
（ｂ）は測定管の断面形状を示す図である。
（ｂ）は測定管の断面形状を示す図である。
【図３】図３は、図２を用いて測定したレイノルズ数と
流速分布補正係数Ｋh の関係を示すグラフである。
流速分布補正係数Ｋh の関係を示すグラフである。
【図４】図４（ａ）は、Ｖ反射ビームの超音波流量計を
示し、図４（ｂ）は測定管の断面形状を示す図である。
示し、図４（ｂ）は測定管の断面形状を示す図である。
【図５】図５は、図４を用いて測定したレイノルズ数と
流速分布補正係数Ｋh の関係を示すグラフである。
流速分布補正係数Ｋh の関係を示すグラフである。
【図６】図６（ａ）乃至（ｃ）は、ストレートな測定部
の上流と下流に９０度屈曲したエルボーを異なった３つ
の取付角度で接続した超音波流量計を示し、図６（ｄ）
は測定管の断面形状を示す図である。
の上流と下流に９０度屈曲したエルボーを異なった３つ
の取付角度で接続した超音波流量計を示し、図６（ｄ）
は測定管の断面形状を示す図である。
【図７】図７は、図６（ａ）乃至（ｃ）を用いて測定し
たレイノルズ数と流速分布補正係数Ｋh の関係を示すグ
ラフである。
たレイノルズ数と流速分布補正係数Ｋh の関係を示すグ
ラフである。
【図８】図８（ａ）は、従来の超音波流量計を示し、図
８（ｂ）は測定管の断面形状を示す図である。
８（ｂ）は測定管の断面形状を示す図である。
【図９】図９は、図８を用いて測定したレイノルズ数と
流速分布補正係数Ｋh の関係を示すグラフである。
流速分布補正係数Ｋh の関係を示すグラフである。
【符号の説明】 １，２ 超音波送受波器（電気−音響変
換手段） ５ 膜式ガスメータ ６ 超音波流量計 ７ ＰＤガスメータ ８ 音速ノズル ９ 真空ポンプ １０ 測定管 ２０ 測定管
換手段） ５ 膜式ガスメータ ６ 超音波流量計 ７ ＰＤガスメータ ８ 音速ノズル ９ 真空ポンプ １０ 測定管 ２０ 測定管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き 特許法第30条第１項適用申請有り 「ＴＨＥ ４ｔｈ ＴＲＩＥＮＮＩＡＬ ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ Ｓ ＹＭＰＯＳＩＵＭ ＯＮ ＦＬＵＩＤ ＣＯＮＴＲＯ Ｌ，ＦＬＵＩＤ ＭＥＡＳＵＲＥＭＥＮＴ，ＡＮＤ Ｖ ＩＳＵＡＬＩＺＡＴＩＯＮ ＦＬＵＣＯＭＥ’94，ＴＯ ＵＬＯＵＳＥ（ＲＥＡＮＣＥ）29 Ａｕｇｕｓｔ −01 Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ 94 ＶＯＬＵＭＥ １，ＳＴＵ ＤＹ ＯＮ ＣＨＡＲＡＣＴＥＲＩＳＴＩＣＳ ＯＦ Ａ ＵＬＴＲＡＳＯＮＩＣ ＧＡＳ ＦＬＯＷＭＥＴＥ Ｒ ＦＯＲ Ａ ＲＡＮＧＥ ＯＦ ＳＭＡＬＬ ＦＬ ＯＷ ＲＡＴＥＳ」に発表 (72)発明者 吉田 政史 東京都羽村市栄町３−１−５ 株式会社 カイジョー内 審査官 飯野 茂 (56)参考文献 特開 平５−223608（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−35220（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01F 1/66
Claims (2)
- 【請求項１】 一方の電気−音響変換手段（１）から出
射された超音波を測定管内の被測定流体中を透過させて
他方の電気−音響変換手段（２）で受波する電気−音響
変換手段（１，２）を一対設け、前記電気−音響変換手
段（１，２）を双方で切替えて超音波伝播時間を測定し
て測定管内部の流量測定を行う超音波流量計であって、
前記測定管（１０）は、該測定管（１０）の内部に上流
側から下流側に被測定 流体が流れる測定管開口部（１０ａ）を有し、該測定管
開口部（１０ａ）は、該測定管（１０）の軸方向に対し
て直角な断面形状が短辺の横幅Ｗ、長辺の高さｈでなる
長方形で形成され、該長方形の一方の横幅Ｗの面であっ
て前記測定管（１０）の上流側に前記一方の電気−音響
変換手段（１）が設けられ、前記一方の横幅Ｗの面に対
向する他方の横幅Ｗの面であって前記測定管（１０）内
の流れに対して交差させて下流側に前記他方の電気−音
響変換手段（２）を対向配置させて設け、前記測定管開口部（１０ａ）の横幅Ｗと高さｈのアスペ
クト比が、１：２以上であること を特徴とする超音波流
量計。 - 【請求項２】 一方の電気−音響変換手段（１）から出
射された超音波を測定管内の被測定流体中を透過させて
他方の電気−音響変換手段（２）で受波する電気−音響
変換手段（１，２）を一対設け、前記電気−音響変換手
段（１，２）を双方で切替えて超音波伝播時間を測定し
て測定管内部の流量測定を行う超音波流量計であって、 前記測定管（１０）は、該測定管（１０）の内部に上流
側から下流側に被測定流体が流れる測定管開口部（１０
ａ）を有し、該測定管開口部（１０ａ）は、該測定管
（１０）の軸方向に対して直角な断面形状が短辺の横幅
Ｗ、長辺の高さｈでなる長方形で形成され、該長方形の
一方の横幅Ｗの面であって前記測定管（１０）の上流側
に前記一方の電気−音響変換手段（１）が設けられ、該
電気−音響変換手段（１）から出射された超音波を他方
の横幅Ｗの面で反射させ、この反射された超音波を下流
側で受波する他方の電気−音響変換手段（２）を前記一
方の 横幅Ｗの面に設け、前記測定管開口部（１０ａ）の横幅Ｗと高さｈのアスペ
クト比が、１：２以上であること を特徴とする超音波流
量計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06489895A JP3194270B2 (ja) | 1995-02-28 | 1995-02-28 | 超音波流量計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06489895A JP3194270B2 (ja) | 1995-02-28 | 1995-02-28 | 超音波流量計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08233628A JPH08233628A (ja) | 1996-09-13 |
| JP3194270B2 true JP3194270B2 (ja) | 2001-07-30 |
Family
ID=13271364
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06489895A Expired - Lifetime JP3194270B2 (ja) | 1995-02-28 | 1995-02-28 | 超音波流量計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3194270B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3175632B2 (ja) | 1997-04-18 | 2001-06-11 | 松下電器産業株式会社 | シーンチェンジ検出方法およびシーンチェンジ検出装置 |
| US7299140B2 (en) * | 2005-12-14 | 2007-11-20 | Thermo Fisher Scientific Inc. | Method and system for multi-path ultrasonic flow measurement of partially developed flow profiles |
| CN113418571A (zh) * | 2021-06-18 | 2021-09-21 | 重庆市山城燃气设备有限公司 | 具有防误接功能的燃气表、防误接方法及燃气管理系统 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05223608A (ja) * | 1992-02-18 | 1993-08-31 | Tokimec Inc | 超音波流量計 |
-
1995
- 1995-02-28 JP JP06489895A patent/JP3194270B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08233628A (ja) | 1996-09-13 |
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