JP4379173B2 - Fluid flow measuring device - Google Patents
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Description
本発明は、少なくとも一対の超音波送受信器を有し、これら超音波送受信器間の超音波伝搬時間をもとに流体の流速およびまたは流量を計測するようにした流れ計測装置に関するものである。 The present invention relates to a flow measuring device having at least a pair of ultrasonic transmitters / receivers and measuring a flow velocity and / or a flow rate of a fluid based on an ultrasonic propagation time between the ultrasonic transmitters / receivers.
図3は、従来の超音波式流れ計測装置を示すもので、ガスなどの流体が流れる流体流路51に開閉手段52と計測部53が上流側より順に配置してある。上記開閉手段51は、流体流路51の弁座54を開閉する弁体部55と、この弁体部55を駆動するステッピングモータなどの駆動部56とからなる。
FIG. 3 shows a conventional ultrasonic flow measuring device, in which an opening / closing means 52 and a
計測部53は流体流路51の上流側と下流側に少なくとも一対の超音波送受信器57,58を配置して構成してあり、一方の超音波送信器57から送信された超音波が流体の流れを斜めに順方向に横切り他方の超音波送受信器58に受信され、次いで、この他方の超音波送受信器58から超音波が送信される。このとき、超音波送受信器58からの超音波は流体の流れを斜めに逆方向に横切り超音波送受信器57に達するものである。
The
制御器59の計測部は上記した超音波伝搬時間差をもとに流体流路51を流れる流体の流速を計測し、必要に応じて、それに流体流路51の断面積、補正係数を乗じることで流量を演算するようにしている。
The measurement unit of the
流体流路51を流れる流速およびまたは流量に異常が生じた場合、制御器59の監視部が開閉手段52に信号を出力し、その駆動部56が弁体部55を閉動させる。勿論、併せて警報報知を行うことも考えられる。
When an abnormality occurs in the flow velocity and / or flow rate flowing through the
上記開閉手段52は、制御器59に内蔵された感震器が所定震度以上の地震を感知したとき地震監視部の出力を受けて、また流体流路51の圧力が異常状態となったときにも圧力感知器60の信号を受けてそれぞれ閉動作を行う(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、前記従来の計測装置にあっては、開閉手段の弁体部などにごみなどの異物が付着したとき、対応する弁座を閉成し得ない事態を生起し流体が一部流動し続けることがあった。 However, in the conventional measuring device, when foreign matter such as dust adheres to the valve body of the opening / closing means, the corresponding valve seat cannot be closed, and the fluid continues to partially flow. There was a thing.
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、超音波送受信器を合理的に配置することで開閉手段の動作状態をも監視できるようにしたことを目的とするものである。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to make it possible to monitor the operating state of the opening / closing means by rationally arranging ultrasonic transceivers.
前記従来の課題を解決するために、本発明の流体の流れ計測装置は、流体通路の上流側と下流側に配置した少なくとも一対の超音波送受信器と、前記流体通路を開閉するとともに、弁体部に前記一方の超音波送受信器を配置した開閉手段と、前記超音波送受信器間の超音波伝搬時間をもとに流体通路を流動する流体の流速およびまたは流量を演算する演算部と、前記超音波送受信器間の超音波伝搬時間をもとに開閉手段の弁体の動作状態を監視する監視部とを具備したもので、超音波を流体の流れ計測に利用するとともに、開閉手段における弁体部の位置検知にも活用した。 In order to solve the above-described conventional problems, a fluid flow measurement device according to the present invention opens and closes at least a pair of ultrasonic transmitters / receivers disposed upstream and downstream of a fluid passage, Opening / closing means in which the one ultrasonic transmitter / receiver is disposed in a unit, a calculation unit for calculating a flow rate and / or a flow rate of a fluid flowing in a fluid path based on an ultrasonic propagation time between the ultrasonic transmitters / receivers, And a monitoring unit that monitors the operating state of the valve body of the opening / closing means based on the ultrasonic propagation time between the ultrasonic transmitters / receivers. It was also used for body position detection.
本発明の流体の流れ計測装置によれば、開閉手段の弁体部に一方の超音波送受信器を配置したことで、流体の流速およびまたは流量を計測できるとともに、開閉手段の弁体部が閉じているか否かの検知も行え、高信頼の安全動作が得られるものである。 According to the fluid flow measuring device of the present invention, by arranging one ultrasonic transmitter / receiver in the valve body part of the opening / closing means, the flow rate and / or flow rate of the fluid can be measured and the valve body part of the opening / closing means is closed. It is also possible to detect whether or not the device is in a safe state and to obtain a highly reliable safe operation.
本発明の実施の形態は、流体通路の上流側と下流側に配置した少なくとも一対の超音波送受信器と、前記流体通路を開閉するとともに、弁体部に前記一方の超音波送受信器を配置した開閉手段と、前記超音波送受信器間の超音波伝搬時間をもとに流体通路を流動する流体の流速およびまたは流量を演算する演算部と、前記超音波送受信器間の超音波伝搬時間をもとに開閉手段の弁体の動作状態を監視する監視部とを具備したもので、超音波送受信器を流れ計測用としては勿論、開閉手段の動作確認用にも兼用できることとなる。 In the embodiment of the present invention, at least a pair of ultrasonic transmitters / receivers disposed on the upstream side and downstream side of the fluid passage, the fluid passage is opened and closed, and the one ultrasonic transmitter / receiver is disposed in the valve body portion. The ultrasonic propagation time between the ultrasonic transmission / reception unit, the calculation unit for calculating the flow velocity and / or flow rate of the fluid flowing in the fluid passage based on the ultrasonic propagation time between the ultrasonic transceivers and the ultrasonic transceiver And a monitoring unit for monitoring the operating state of the valve body of the opening / closing means, and the ultrasonic transmitter / receiver can be used not only for flow measurement but also for checking the operation of the opening / closing means.
そして、流れ計測状態における超音波伝搬時間の領域外に、弁体が閉じた状態での超音波伝搬時間を設定した。 And the ultrasonic propagation time in the state which the valve body closed outside the area | region of the ultrasonic propagation time in a flow measurement state was set.
また、上記弁体を閉じた状態での超音波伝搬時間が設定値よりもずれているときに、前記弁体が全閉していないと見做し、警告報知を行うようにしたり、あるいは、別設した第二の安全弁を強制閉成するようにした。 Further, when the ultrasonic propagation time in the state where the valve body is closed is deviated from a set value, it is assumed that the valve body is not fully closed, and a warning notification is performed, or A separate second safety valve was forcibly closed.
超音波送受信器で発生した振動を開閉装置の弁体部に伝搬させるようにすれば、付着したゴミなどの除去に有用である。 Propagating the vibration generated by the ultrasonic transceiver to the valve body of the switchgear is useful for removing attached dust and the like.
以下、その実施例を図面を参照して説明する。 Hereinafter, the embodiment will be described with reference to the drawings.
(実施例1)
図1において、ガスなどの流体が流れる流体流路1には開閉手段2が配置してあり、またその上流側には圧力検知器3が設けてある。上記開閉手段2はステッピングモータなどの駆動部3と、この駆動部3に連係して流体流路1に形成した弁座4を開閉する弁体部5とからなる。
Example 1
In FIG. 1, an opening /
上記流体流路1を流動する流体を超音波が斜めに横切るように設定した少なくとも一対の超音波送受信器6,7が設けてある。そして、一方の超音波送受信器6は流体流路1側に、他方超音波送受信器7は上記開閉手段2の弁体部5にそれぞれ配置してあり、これらは弁座4を間に対向させてある。
At least a pair of ultrasonic transmitters /
通常時、一方の超音波送信器6から送信された超音波が流体の流れを斜めに順方向に横切り、他方の超音波送受信器7に受信され、次いで、この他方の超音波送受信器7から超音波が送信される。このとき、超音波送受信器7からの超音波は流体の流れを斜めに逆方向に横切り一方の超音波送受信器6に達するものである。
In normal times, the ultrasonic waves transmitted from one ultrasonic transmitter 6 cross the fluid flow obliquely in the forward direction and are received by the other ultrasonic transmitter /
制御器8の演算部は上記した超音波伝搬時間差をもとに流体流路1を流れる流体の流速を計測し、必要に応じて、それに流体流路1の断面積、補正係数を乗じることで流量を演算するようにしている。流体流路1を流れる流速およびまたは流量に異常が生じた場合、制御器8が開閉手段2に信号を出力し、その駆動部3が弁体部5を閉動させる。勿論、併せて警報報知を行うことも考えられる。
The calculation unit of the controller 8 measures the flow velocity of the fluid flowing through the fluid flow path 1 based on the above-described difference in ultrasonic propagation time, and multiplies it by the cross-sectional area of the fluid flow path 1 and the correction coefficient as necessary. The flow rate is calculated. When an abnormality occurs in the flow velocity and / or flow rate flowing through the fluid flow path 1, the controller 8 outputs a signal to the opening / closing means 2, and the
また、開閉手段2の弁体部5が弁座4と当接している、いわゆる閉弁状態でも超音波送受信器6,7間では超音波の送受信が行われる。この場合は、超音波送受信器6,7の間隔が小さくなっているため、超音波の伝搬時間差は通常流れ計測時よりも小さく、この小さい時間差をもとに制御器8の監視部が閉弁状態を検知するようになっている。
Further, even when the
図2に示すように、弁体部5はキャップ状をなすとともに、弁座4と対応するそのフランジ部にゴムなどの弾性材9が装着してあり、また中央の凹状部に先の超音波送受信器7が組み込んである。すなわち、超音波送受信器7は弁体部5における凹状部の頂壁内面に接着した圧電振動子10と、同頂壁外面に接着した音響整合層11とから構成され、圧電振動子10を位置させた凹状部内は密閉状として流体流路1を流れる流体とは遮断してある。
As shown in FIG. 2, the
また超音波送受信器7が弁体部5と共動することもあって、そのリード線12,13はフレキシブルに形成してある。
Moreover, since the ultrasonic transmitter /
上記の構成において、通常は、超音波送受信器6,7間の超音波伝搬時間差をもとに流体流路1を流動する流体の流速およびまたは流量を測定し、その測定値に異常があった場合、例えば、設定値よりも多くの流速または流量である場合など、制御器8を介して開閉手段2を閉じ、その後の流体の流動を停止する。勿論、流体流路1の圧力が異常値となった場合も、圧力検知器3の出力を受けて、制御器8が開閉手段2を閉じる。
In the above configuration, normally, the flow velocity and / or flow rate of the fluid flowing through the fluid flow path 1 is measured based on the difference in ultrasonic propagation time between the
本実施例では、開閉手段2の弁体部5が閉じた状態も超音波送受信器6,7間の超音波伝搬時間差で監視するようにしている。上記したように、通常の流れ計測時と弁体部5の閉成監視時とでは超音波伝搬路の長さが大きく異なるため、超音波伝搬時間差も同様に大きく異なり、二形態を明確に区別できるものである。
In this embodiment, the state in which the
もし、弁体部5にゴミなどの異物が付着して弁座4との間に隙間が発生した場合、当然、正常閉弁状態として設定された超音波伝搬時間差とは差が生じ、これをもって制御器8が弁体部5の閉成異常と見做して警告報知を行うものである。
If foreign matter such as dust adheres to the
より一層の安全性を考慮するならば、警告報知と併せて別設した第二の安全弁を閉じるようにすることも考えられる。 If further safety is taken into consideration, it is conceivable to close the second safety valve separately provided together with the warning notification.
なお、上記の実施例では、少なくとも一対の超音波送受信器間で超音波の伝搬を直接行うようにしたが、この他、一方の超音波送受信器より送信された超音波を流体流路で少なくとも1回反射させて他方の超音波送受信器に伝搬させる、いわゆる、反射型にすることも十分考えられるものである。 In the above embodiment, the ultrasonic wave is directly propagated between at least a pair of ultrasonic transceivers. However, in addition, at least the ultrasonic wave transmitted from one ultrasonic transceiver is transmitted through the fluid flow path. A so-called reflection type that is reflected once and propagated to the other ultrasonic transmitter / receiver is also fully conceivable.
このように本実施例にあっては、流れ計測を行う少なくとも一対の超音波送受信器を開閉手段の異常検知用にも兼用したもので、シンプルな構成で安全性などの向上が図れるものである。 As described above, in this embodiment, at least a pair of ultrasonic transmitters / receivers that perform flow measurement are also used for detecting an abnormality of the opening / closing means, and safety and the like can be improved with a simple configuration. .
さらに、他の実施例として、制御器8を利用してメンテナンスモードを設定し、定期的に超音波送受信器6,7を動作させて開閉手段2の弁体部5を振動させ、付着した異物を除去するようにすることも考えられる。この場合の振動は、流れ測定時とは異なるモードとしてもよい。
Furthermore, as another embodiment, a maintenance mode is set using the controller 8, the ultrasonic transmitters /
直接開閉手段2と関係しない超音波送受信器6から超音波を送信しても、これを受信した他方の超音波送受信器7が振動を生起するので、同様な作用効果が得られるし、必要に応じて、開閉手段2と関係する超音波送受信器7のみを動作させることも考えられる。
Even if an ultrasonic wave is transmitted from the ultrasonic wave transmitter / receiver 6 not directly related to the opening /
以上のように、本発明によれば、流体の流れ計測を行う少なくとも一対の超音波送受信器を開閉手段の異常検知用としても兼用させたものであり、特に可燃性ガスなど気体流体の計測安全用として適合する。 As described above, according to the present invention, at least a pair of ultrasonic transmitters / receivers that measure fluid flow are also used for detecting abnormality of the opening / closing means, and in particular, measurement safety of gaseous fluid such as flammable gas. Suitable for use.
1 流体流路
2 開閉手段
3 駆動部
4 弁座
5 弁体部
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