JP4333098B2 - 流量計測装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスなどの流量を計測する流量計測装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来のこの種の流量計測装置は、図8に示すように、矩形状の流体管路1の一部に音波送受信器2a、2bを備え、計測開始手段3の信号によって流量計測を開始し、音波送受信器2aから2bまでの伝搬時間を計測し、その伝搬時間を基に流量を算出している。流れの検出を正確に行う場合には流路全面を検出する必要があり、図のように矩形状の流路を横断するような送受信器の配置が行われていた。またさらに正確を期すために、流路内を音波が2〜3回往復するVパスやWパスも行われていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来の流量計測装置では、次のような課題があった。すなわち、流体の流れに対して送受信器の位置が限定され、取り付けの自由度が小さい。このためレイアウトの制限を受けるので装置が大型になり、送受信器を最適な位置に取り付けることができず、内外のノイズを受けて計測精度が悪化することがあった。このためガスメータなどの小型装置では安価で流量計測精度の高い計測装置が求められていた。
【0004】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の流量計測装置は、流路の上流と下流に送受信器を配設し超音波を伝搬させて流量計測を行うに際し、送受信面を下向きにして超音波を下向きに送信し、反射体によって90度方向を変え、流体の流れに対して斜交して超音波を伝搬させ、反射体によって再び90度方向を変え、下向きの送受信面に対して下から超音波を受信させる構成により、送受信器の配置の自由度が高く小型で組立が容易に行え、ノイズの影響を受けにくい計測が行える。
【0005】
【発明の実施の形態】
請求項1記載の発明は、矩形の断面形状を有する流路と、前記流路を挟んで上流と下流とに配置されるとともに超音波を送信または受信する送受信器と、前記送受信器間の超音波伝搬時間を計測する計時手段と、前記超音波伝搬時間に応じて流体の流量を算出する流量算出手段とを備え、前記送受信器の送受信面は前記流路を挟んで対向するものではなく、また超音波は反射体を介して相互に伝搬される流量計測装置において、前記送受信器は、流路の一の面を上面とした場合、前記送受信面が下に向くように取り付けられ、超音波は、前記送受信面から下向きに送信され、前記反射体によって90度方向を変えられた後に前記流路に入り、流体の流れ方向に対して斜交するように伝搬し、前記流路から出た後に前記反射体によって再び90度方向を変えられて上に向き、前記送受信面に届き受信されるものであり、前記送受信器は前記上面に対して垂直同方向に取り付けられたものであるため、送受信器の組み付けが容易となる。
【0006】
請求項2記載の発明は、反射体は流路とは別体で構成したものであり、反射体の位置または傾斜角度を変更したり、製造時のバラツキによって生じる音波の送信位置のずれを容易に調節することができる。
【0007】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
【0008】
(実施例1)
以下、本発明の第1の実施例を図面に基づいて説明する。図1において、流路3の途中に超音波を発信する送受信器4aと受信する送受信器4bが流れ方向に配置されている。5は送受信器4aへの発信手段、6は送受信器4bで受信した信号の増幅手段で、この増幅された信号は基準信号と比較手段7で比較され、基準信号以上の信号が検出されたとき計時手段8で音波の伝搬時間を計測する。9は送受信器4aと4bの送受の方向を変える切換手段、10は計時手段からの値に基づいて流量値を算出する流量算出手段である。
【0009】
次に動作について説明する。まず発信手段5から送受信器4aへ信号が送られ、音波は送受信器4bて到達する。この信号は増幅手段で増幅され、比較手段7で基準信号と比較され基準信号以上の信号が検出されたとき、計時手段8で発信から受信までの音波の伝搬時間を計測する。
【0010】
次に切換手段9で送受信器4aと送受信器4bの発信受信を切り換えて、送受信器4bから送受信器4aへ音波信号を発信し、この発信を前述のように、その時間を計時する。そしてその時間差から管路の大きさや流れの状態を考慮して流量算出手段で流量値を求める。
【0011】
図2は流量計測装置の平面図で送受信器4aと4bの配置をあらわしている。その流路3の内部は断面がほぼ矩形の形状で、送受信器4aと4bは流路3の上面(長辺の面)に取り付けられ、矩形の長辺を音波が横断するように流路に対して所定の角度を有している。図3は図2のA−A断面を表したもので、送受信器4aと4bは音波の送受信面(矢印B)を下向きにして取り付けてある。反射体3aと3bは音波を反射させて方向を変えるもので、図では方向を90度変えている。音波は送受信器4aから送信されると下方向に進んで反射体3aで反射し、流路3c内を水平に伝搬し、反射体3bに反射して送受信器4bで受信される。送受信器3bから発信する場合には逆の経路を通過して送受信器3aへ伝搬する。図の矢印は音波の中心が伝搬する様子を示す。図2では送受信器4aと4bが同一平面内に配置されており、1方向からの着脱ができて組立が容易になる。
【0012】
(実施例2)
図4は本発明の第2の実施例を示す断面図で、反射体3dと3eは図3とは角度が異なっている。送受信器4aから発信された音波は反射体3dで反射すると水平より下向きに進み、流路3cの下面で反射して、さらに流路3cの上面、下面と反射して、反射体3eから送受信器4bで受信される。このように流路の上下で反射することにより音波は流路内3cの上下面に関して平均的な位置を通過する。このため流路内3cの中で上下(短辺)方向に流速分布が発生していても平均的に影響を受ける。図2に示すように流路内3cの長辺方向にも音波は横断的に伝搬しているから音波は流路全体の平均的な速度を計測する。
【0013】
(実施例3)
図5は本発明の第3の実施例の要部を示す断面図である。反射体11は別部品で構成されその軸方向の位置あるいは回転方向の位置を変えることができる。図5の2点鎖線は軸方向に移動させた場合で、反射面の中心は上方向に移動するので音波は流路内3cの中心より上面を伝搬する。すなわち反射体11の位置を変えることにより、音波の通過位置を自由に変化させることができる。
【0014】
(実施例4)
図6は本発明の第4の実施例の要部を示す断面図である。図6は反射体3aの反射面を曲面に形成させている。反射体3fは反射面を凸面に形成してあり音波を拡散し、3gは反射面を凹面に形成してあり音波を収束させる。音波の拡散すると流路内3cの全域に音波が広がって流路全域の流れを検出する。また音波を収束させると音波の減衰が小さくなり正確な伝搬時間を算出できる。
【0015】
(実施例5)
図7は本発明の第5の実施例を示す断面図である。図7では送受ユニット12aとして送受信器4aと反射体3aを一体にして、送受ユニット12bとして送受信器4bと反射体3bを一体にして流路3と別部品で構成させている。送受ユニットを流路本体と切り離すと加工性が容易になり、また流路サイズが変化しても汎用部品として使える。また樹脂成形品のような不導電性で作成すると音波送信時に送受信体に印可するパルスから発生する電磁ノイズが低減する。
【0016】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、送受信器の設置の自由度が高く、小型で雑音の少ない流量計測が行える。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例1の流量計測装置のブロック図
【図2】 同装置の流路の断面図
【図3】 図2のA−A断面図
【図4】 本発明の実施例2の流量計測装置の流路の断面図
【図5】 本発明の実施例3の流量計測装置の反射体の構成図
【図6】 本発明の実施例4の流量計測装置の反射体の構成図
【図7】 本発明の実施例5の流量計測装置の反射体の構成図
【図8】 従来の流量計測装置のブロック図
【符号の説明】
3 流路
3a、3b、3d、3e、3f、3g 反射体
4a、4b 送受信器
8 計時手段
10 流量演算手段
11 反射体
12 送受ユニット
Claims (2)
- 矩形の断面形状を有する流路と、前記流路を挟んで上流と下流とに配置されるとともに超音波を送信または受信する送受信器と、前記送受信器間の超音波伝搬時間を計測する計時手段と、前記超音波伝搬時間に応じて流体の流量を算出する流量算出手段とを備え、
前記送受信器の送受信面は前記流路を挟んで対向するものではなく、また超音波は反射体を介して相互に伝搬される流量計測装置において、
前記送受信器は、流路の一の面を上面とした場合、前記送受信面が下に向くように取り付けられ、
超音波は、前記送受信面から下向きに送信され、前記反射体によって90度方向を変えられた後に前記流路に入り、流体の流れ方向に対して斜交するように伝搬し、前記流路から出た後に前記反射体によって再び90度方向を変えられて上に向き、前記送受信面に届き受信されるものであり、
前記送受信器は前記上面に対して垂直同方向に取り付けられた、
流量計測装置。 - 前記反射体は前記流路とは別体で構成した請求項1記載の流量計測装置。
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