JP4444588B2 - 超音波流量計 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波を用いて管路内を流れる流体の流量を測定する超音波流量計に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
管路内を流れる流体の流量を測定する流量計として、超音波を用いた超音波流量計が知られている。
この超音波流量計は、流体が流れる測定用管体に、長手方向へ間隔をあけて振動子を有する測定部を設け、一方側の振動子から超音波を発振させて他方側の振動子にて受振させ、また、他方側の振動子から超音波を発振させて一方側の振動子にて受振させ、これらの超音波の伝搬時間の差から、測定用管体内の流体の流速を求め、この流速から流量を測定するようになっている。
【0003】
従来の超音波流量計としては、例えば、リング状振動子がそれぞれその中心軸が流管の中心軸に一致するように適宜の間隔をおいて流管に取り付けられており、それぞれの中空部分が流管の内径とほぼ同じ大きさであり、かつそれぞれの環状部分が流管の肉厚以上の幅を有しており、また、このリング状振動子に所定周波数の電気信号が加えられると、半径方向に振動し、流管の中心軸を対称軸として流管全体にわたり中心軸方向に超音波信号を送出し、また超音波信号が中空部分を通ると振動し、超音波信号に対応する電気信号を出力するものがある(特許文献1参照)。
【0004】
【特許文献1】
特開昭61−132823号公報(第2頁、第1図)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
従来の超音波流量計において、測定部の両端を固定された測定用管体がノイズ等意図しない何らかの外力を受けることによって振動する場合、流体の流量を測定するために振動子から発振される振動と、その外力を受けることによる測定用管体の振動とが混在し、それらの振動が重ね合わされた状態の振動を振動子からの振動として超音波信号が入力されるため、その振動子によって正確に流体の流量を測定することができなくなってしまうという問題があった。このことは、特に測定用管体が樹脂で形成されている場合、測定用管体が剛体でないために顕著な問題となっていた。
【0006】
この発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、外力を受ける測定用管体の振動を抑制して正確に流体の流量を測定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している。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1記載の超音波流量計において、合成樹脂によって形成され内部に流体が流される測定用管体と、該測定用管体に、その長手方向へ間隔をあけて設けられた測定部とを有し、これら測定部間での両方向の超音波の伝搬時間の差から液体の流速を求めて流量を測定する超音波流量計であって、前記測定用管体の長手方向の途中に前記測定用管体の長手方向における前記測定部の外側に位置する部位を保持するための孔部を有する一対の固定部が設けられ、前記測定用管体は、その長手方向において一対の測定部の外側の外周に、該測定用管体の長手方向における前記一対の測定部の外部からの振動ノイズを低減するための切欠部を有し、前記切欠部は前記一対の固定部の孔部の前記測定部とは反対側の端部と前記測定部との間にそれぞれ設けられていることを特徴としている。
本発明によれば、測定用管体が、その外周に切欠部を有していることにより、外部から測定用管体に伝達される振動のノイズが低減されることとなる。特に、測定用管体が肉厚である場合、その外周に切欠部を容易に設けることができるため、外部から測定用管体に伝達される振動のノイズが低減されやすくなる。
請求項2記載の発明は、請求項1記載の超音波流量計において、前記固定部は、前記測定用管体のその長手方向における前記測定部の内側に位置する部位を保持するための孔部を有し、さらに、測定用管体を測定部の長手方向の外側で保持する孔部と測定用管体を測定部の長手方向の内側で保持する孔部との間に空隙部が設けられていることを特徴とする。
【0008】
請求項2記載の発明によれば、測定用管体を測定部の長手方向の外側及び内側で保持する一対の固定部が設けられたことにより、流体の流量を測定するために測定部から発振される振動と、外力を受けることによる測定用管体の振動のノイズとが混在してそれらの振動が重ね合わされることが回避され、超音波流量計による液体の流量の測定を正確に行うこととなる。このことは、特に測定用管体が樹脂で形成されている場合、すなわち測定用管体が剛体でない場合においても、それらの振動が重ね合わされることが回避されることとなる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る超音波流量計の実施形態について、図面を参照して説明する。
図1及び図2において、符号1は、超音波流量計である。この超音波流量計1は、例えば、塩化ビニールやフッ素樹脂等の耐薬品性に優れた合成樹脂から形成されて、内部に流体が流される測定用管体2と、この測定用管体2に、その長手方向へ間隔をあけて設けられた一対の測定部3とを有している。
【0012】
測定部3は、測定用管体2の外周に振動子5を密着させた構造とされている。
なお、図中符号7は、振動子5のリード線である。
また、測定用管体2の外周には、測定部3と後述する固定部14との間および固定部14の孔部21内に接する位置にそれぞれ切欠部8,9が設けられている。
【0013】
そして、上記のように構成された超音波流量計1は、ケーシング11内に収納されている。
このケーシング11内には、一対の測定部3に対応して一対の固定部14が設けられており、これら固定部14が測定用管体2を測定部3の長手方向の外側及び内側で保持している。
すなわち、固定部14は、図3に示すように、第1固定部材14aと第2固定部材14bとからなっており、この固定部14には、その中央部に孔部21が形成され、測定用管体2における測定部3の長手方向の外側が保持されるようになっているとともに、その先端部に孔部22が形成され、測定用管体2における測定部3の長手方向の内側が保持されるようになっている。
【0014】
ここで、固定部14に形成された孔部21は、その内径が測定用管体2の外径よりも僅かに小さく設定されている。さらに、図4及び図5に示すように、固定部14の孔部21には、周方向に沿うV字状の複数の係合溝31aが、軸方向に間隔をあけて形成されている。
また、固定部14の孔部22には、図3に示すように、周方向に沿うV字状の複数の係合溝31bが形成されている。この場合、係合溝31bの内径も測定用管体2の外径より僅かに小さく設定されている。
【0015】
また、固定部14には、その内部にねじ孔23が形成されており、このねじ23へねじ24を挿入することにより、第1固定部材14aと第2固定部材14bとがねじ止め固定されて固定部14を形成するようになっている。
【0016】
さらに、固定部14には、測定用管体2を測定部3の長手方向の外側で保持する孔部21と測定用管体2を測定部3の長手方向の内側で保持する孔部22との間に空隙部25が設けられている。
【0017】
この超音波流量計1を用いて測定用管体2内に流れる液体の流量を測定する場合、一方側の振動子5から超音波を発振させて他方側の振動子5にて受振させ、また、他方側の振動子5から超音波を発振させて一方側の振動子5にて受振させ、これらの超音波の伝搬時間の差から、測定用管体2内の流体の流速を求め、この流速から流量を測定する。
【0018】
この場合、一対の測定部3ごとに設けられた固定部14が、各固定部14の中央部に設けられた孔部21によって測定用管体2を測定部3の長手方向の外側で保持しており、また、各固定部14の先端部に設けられた孔部22によって測定用管体2を測定部3の長手方向の内側で保持していることにより、測定部3の両側が強固に固定されるため、例えば流体の流動等の外力に起因する振動のノイズが確実に低減される。特に、測定用管体2が合成樹脂の場合、測定用管体2自体の剛性が低く、外力による振動の影響を受けやすいものとなるが、このような固定部14を用いることで、振動のノイズを容易に低減することができる。
【0019】
したがって、測定用管体2が孔部21,22によって保持されることで測定部3の両側が強固に固定されているため、測定用管体2の孔部21,22間に設けられた測定部3の振動子5から振動が発振されたとき、振動子5から発振された振動のみによって測定用管体2が振動することとなる。
この結果、流体の流量を測定するために測定部3から発振される振動と、外力を受けることによる測定用管体2の振動のノイズとが混在してそれらの振動が重ね合わされることが回避され、超音波流量計1による液体の流量の測定を正確に行うこととなる。
さらに、この固定部14は、孔部21及び孔部22を有して一体で製作されていることによって、測定部3の両端が強固に固定されており、測定用管体2の振動に対する安定性が確保されやすくなっているため、振動子5から発振された振動が十分に伝達されることとなる。
【0020】
また、測定用管体2が、その外周に切欠部8,9を有していることにより、外部から測定用管体2に伝達される振動のノイズが低減されることとなる。特に、測定用管体2が肉厚である場合、その外周に切欠部8,9を容易に設けることができるため、外部から測定用管体2に伝達される振動のノイズが低減されやすくなる。
【0021】
ここで、測定用管体2が切欠部を有する場合の測定用管体2の振動と、測定用管体2が切欠部を有しない場合の測定用管体2の振動とを比較する試験を行った。図6は、測定用管体2が切欠部を有しない場合の測定用管体2の振動を示す図である。また、図7は、測定用管体2が切欠部を有する場合の測定用管体2の振動を示す図である。
【0022】
図6において、測定用管体2が切欠部を有しない場合には、外部から測定用管体2に振動のノイズが伝達されることによって、測定用管体2が大きな振幅で振動するという結果が得られる。一方、図7において、測定用管体2が切欠部を有する場合には、外部から測定用管体2に伝達される振動のノイズが切欠部によって低減されることによって、測定用管体2が微小な振幅で振動するという結果が得られる。
【0023】
また、この固定部14によって超音波流量計1の測定用管体2を固定した際に、図8に示すように、固定部14の孔部21の係合溝31aに測定用管体2の外周部が食い込むことにより、測定用管体2が確実に保持され、この測定用管体2の軸方向及び左右上下方向への変位が確実に防止される。これによって、外部から測定用管体2に伝達される振動のノイズが低減されやすくなる。
【0024】
また、固定部14には、孔部21と孔部22との間に空隙部25が設けられていることにより、固定部14の重量が軽減され、さらには超音波流量計1の重量が低減されることとなる。また、空隙部25が設けられていることにより、測定用管体2の表面が外気に接して測定用管体2の温度が環境温度に近づくため、測定用管体2内を流れる流体の温度が環境温度に近づくとともに、測定用管体2の表面に設けられた振動子5が外気に接して環境温度に近づくこととなる。また、空隙部25が設けられていることにより、固定部14の熱容量が少なくなるため、固定部14から測定用管体2あるいは振動子5に伝達される熱による温度上昇が少ない。
【0025】
上記の構成によれば、一対に設けられた固定部14が、測定用管体2を測定部3の長手方向の外側及び内側で保持していることにより、流体の流量を測定するために測定部3から発振される振動と、外力を受けることによる測定用管体2の振動のノイズとが混在してそれらの振動が重ね合わされることが回避され、超音波流量計1による液体の流量の測定を正確に行うこととなるので、外力を受ける測定用管体2の振動のノイズを低減して正確に流体の流量を測定することができる。
【0026】
また、測定用管体2が、その外周に切欠部8,9を有していることにより、外部から測定用管体2に伝達される振動のノイズが低減され、特に、測定用管体2が肉厚である場合、その外周に切欠部8,9を容易に設けられることにより、外部から測定用管体2に伝達される振動のノイズが低減されやすくなるので、外力を受ける測定用管体2の振動のノイズを低減して正確に流体の流量を測定することができる。
【0027】
また、この固定部14によって超音波流量計1の測定用管体2を固定した際に、固定部14の孔部21の係合溝31aに測定用管体2の外周部が食い込むことにより、測定用管体2が確実に保持されることによって、外部から測定用管体2に伝達される振動のノイズが低減されやすくなるので、外力を受ける測定用管体2の振動のノイズを低減して正確に流体の流量を測定することができる。
【0028】
また、固定部14には、互いに突き合わされた際に形成される孔部21と孔部22との間に空隙部25が設けられていることにより、固定部14の重量が軽減され、さらには超音波流量計1の重量が低減されることとなる。また、空隙部25が設けられていることにより、測定用管体2の表面が外気に接して測定用管体2の温度が環境温度に近づくため、測定用管体2内を流れる流体の温度が環境温度に近づくとともに、測定用管体2の表面に設けられた振動子5が外気に接して環境温度に近づくこととなるので、温度差による測定誤差を最小限に抑制することができる。
【0030】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明の超音波流量計によれば、測定用管体が、その外周に切欠部を有していることにより、外部から測定用管体に伝達される振動のノイズが低減され、特に、測定用管体が肉厚である場合、その外周に切欠部を容易に設けることができるため、外部から測定用管体に伝達される振動のノイズが低減されやすくなるので、外力を受ける測定用管体の振動のノイズを低減して正確に流体の流量を測定することができる。
また、請求項2に係る発明によれば、一対に設けられた固定部が、測定用管体を測定部の長手方向の外側及び内側で保持していることにより、流体の流量を測定するために測定部から発振される振動と、外力を受けることによる測定用管体の振動のノイズとが混在してそれらの振動が重ね合わされることが回避され、超音波流量計による液体の流量の測定を正確に行うこととなるので、外力を受ける測定用管体の振動のノイズを低減して正確に流体の流量を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施形態における超音波流量計の構成及び構造を説明する超音波流量計の斜視図である。
【図2】 本発明の実施形態における超音波流量計の構成及び構造を説明する超音波流量計の断面図である。
【図3】 本発明の実施形態における超音波流量計を固定する固定部の構成及び構造を説明する固定部の断面図である。
【図4】 本発明の実施形態における超音波流量計を固定する固定部の構造を説明する固定部の平面図である。
【図5】 本発明の実施形態における超音波流量計を固定する固定部の構造を説明する測定用管体の固定部分の一部の断面図である。
【図6】 本発明の実施形態における超音波流量計の切欠部を有しない測定用管体の振動を示す図である。
【図7】 本発明の実施形態における超音波流量計の切欠部を有する測定用管体の振動を示す図である。
【図8】 本発明の実施形態における超音波流量計を固定する固定部の構造を説明する測定用管体の固定部分の一部の断面拡大図である。
【符号の説明】
1 超音波流量計
2 測定用管体
3 測定部
5 振動子
8,9 切欠部
11 ケーシング
14 固定部
14a 固定部材
14b 固定部材
21 保持凹部
22 孔部
Claims (2)
- 合成樹脂によって形成され内部に流体が流される測定用管体と、該測定用管体に、その長手方向へ間隔をあけて設けられた測定部とを有し、これら測定部間での両方向の超音波の伝搬時間の差から液体の流速を求めて流量を測定する超音波流量計であって、
前記測定用管体の長手方向の途中に前記測定用管体の長手方向における前記測定部の外側に位置する部位を保持するための孔部を有する一対の固定部が設けられ、前記測定用管体は、その長手方向において一対の測定部の外側の外周に、該測定用管体の長手方向における前記一対の測定部の外部からの振動ノイズを低減するための切欠部を有し、前記切欠部は前記一対の固定部の孔部の前記測定部とは反対側の端部と前記測定部との間にそれぞれ設けられていることを特徴とする超音波流量計。 - 前記固定部は、前記測定用管体のその長手方向における前記測定部の内側に位置する部位を保持するための孔部を有し、さらに、測定用管体を測定部の長手方向の外側で保持する孔部と測定用管体を測定部の長手方向の内側で保持する孔部との間に空隙部が設けられてい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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