JP4984346B2 - 流量計 - Google Patents
流量計 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4984346B2 JP4984346B2 JP2001031932A JP2001031932A JP4984346B2 JP 4984346 B2 JP4984346 B2 JP 4984346B2 JP 2001031932 A JP2001031932 A JP 2001031932A JP 2001031932 A JP2001031932 A JP 2001031932A JP 4984346 B2 JP4984346 B2 JP 4984346B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- flow path
- flow
- pair
- ultrasonic
- vibration
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Images
Landscapes
- Measuring Volume Flow (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体の流れを音波を用いて計測する流量計に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種の流量計測装置は、特開平6−117894号公報のようなものが知られていた。以下、その方法について図12を参照しながら説明する。
【0003】
図12に示すように、配管内1を流れる流体の流れに対して一定の角度をもって音波を伝搬させ、上流の振動子2から下流の振動子3までの音波の伝搬時間と、下流の振動子3から上流の振動子2までの伝搬時間の差から流体の流量を計測する構成とし、前記配管1の外周方向の廻り込み波を漏洩させるための吸音材4を設けたものである。ここで、5はくさび、6は吸音材を固定するサポータである。そして、吸音材4によって、上流の振動子2から下流の振動子3への音波の廻り込みを防止することとしていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の構成では、吸音材を用いて配管壁面の表面波が外周方向に廻り込む波は低減できるが、配管内部を伝搬する波や、配管の軸方向の伝搬波は低減することができなかった。本発明は、流路に振動減衰手段を配置することで、1対の振動検出手段間の振動伝搬を低減することができ、周方向はもとより、軸方向の振動伝搬も低減することができ、高精度な流量計測を可能とすることを目的とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
前記従来の課題を解決するために、本発明の流量計は、流体を配送する流路と、前記流路の上流と下流にそれぞれ設けられた1対の超音波受発信素子と、前記1対の超音波受発信素子によって送受信される振動が流体中を伝搬する伝搬時間から前記流体の流量を計測する流量計測手段と、前記1対の超音波受発信素子の間の流路外面全周に溝を設け、かつ、その溝は前記流体の流れ方向に垂直となるようにすることで前記流路に伝わる振動を減衰する振動減衰手段と、を備えている。そして、前記溝は、前記1対の超音波受発信素子のそれぞれからの距離が異なることを特徴としたものである。
【0006】
これによって、1対の振動検出手段間の振動伝搬を低減することができ、周方向はもとより、軸方向の振動伝搬も低減することができ、高精度な流量計測を可能とすることができる。
【0007】
【発明の実施の形態】
本発明は、流体を配送する流路と、前記流路の上流と下流にそれぞれ設けられた1対の超音波受発信素子と、前記1対の超音波受発信素子によって送受信される振動が流体中を伝搬する伝搬時間から前記流体の流量を計測する流量計測手段と、前記1対の超音波受発信素子の間の流路外面全周に溝を設け、かつ、その溝は前記流体の流れ方向に垂直となるようにすることで前記流路に伝わる振動を減衰する振動減衰手段と、を備えた流量計である。そして、前記溝は、前記1対の超音波受発信素子のそれぞれからの距離が異なることを特徴としたことで、1対の超音波受発信素子間の振動伝搬を低減することができ、周方向はもとより、軸方向の振動伝搬も低減することができ、高精度な流量計測を可能とすることができる。
【0008】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。
【0009】
(実施例1)
図1は本発明の実施例1の流量計を示すブロック図である。図1において、7は1対の振動検出手段のひとつで流路8の上流側に備えた超音波受発信素子、9は他の振動検出手段で流路8の下流側に備えた超音波受発信素子、10は超音波受発信素子と流路の間に設置する整合器、11は超音波が流体中を伝搬する時間から流量を計測する流量計測手段、12は振動減衰手段としての凹凸部である。ここで、凹凸部は、流路の表面で、かつ流れ方向に対して垂直に凹凸が発生するように設けた構成とした。
【0010】
次に動作、作用について説明する。超音波を用いた流量計は、次のようにして流量を計測する。上流側の超音波受発信素子から超音波を発信し、下流側の超音波受発信素子で受信する。このとき流体中を超音波が伝搬する時間T1を計測すると、T1=L/(C+Vcosθ)となる。また、逆に下流側から上流側に伝搬する時間T2は、T2=L/(C−Vcosθ)となる。ここで、Vは流路内の流速、Cは流体中の音速、θは傾斜角度である。そして、T1とT2の逆数の差をとると、次式のようにしてT1、T2から流速Vが求まる。
【0011】
1/T1−1/T2=2Vcosθ/L
V=(L/2cosθ)・(1/T1−1/T2)
そして、流路の断面積などを考慮して算出することで流量を算出することができるのである。これは、超音波の送受信を繰返し行う繰返し伝搬時間計測法でも同様である。
【0012】
ここで、図2に示すように、超音波受発信素子で受信される信号は、流体内を伝搬する直接波の音波信号以外に、流路壁や流路壁面を伝搬してくる間接波の振動信号も同時に計測される。よって、正規の直接伝搬してくる信号にノイズとして重畳されるので計測誤差を生じる。しかし、流路の表面に凹凸を設けて、この流路壁や流路壁面を伝搬してくる振動の伝搬を遅らせることによって、図3に示すように直接伝搬してくる信号より、流路壁や流路表面を伝搬してくる振動を時間的に遅らせることができので、直接伝搬の信号を精度良く検出することができ、流量計測を高精度に行うことが可能なのである。
【0013】
すなわち、流路壁を伝搬する振動波は、流路壁に設けた凹凸部によって反射される。よって、流路壁を直接伝搬する波は、反射成分を除いた成分となり、信号レベルは低減される。また、反射した波は再び進行方向の伝搬になるが、信号レベルは減衰され、かつ伝搬してくる時間が長くなり、流路内を直接伝搬する信号より大きく遅れて受信される。よって、流体内を直接伝搬する超音波の送受信の信号を精度良く検出することができ、流量計測を高精度に行うことができるのである。ここで、凹凸部は、流れ方向に対して垂直に凹凸を設けることで、超音波の伝搬角度θと角度φをもって反射伝搬を行うので定在波のような共振現象を生じず減衰させることができる。そして、実施例1では3個の溝の事例で説明したが、少なくとも1個以上凹凸部を設けることで減衰させることができる。また、図4に示すように、溝部分に制振材料13を埋め込むことで、流路の振動抑制を向上することができるので、さらに流路伝搬の信号を低減することができる。例えば、制振材料は、樹脂材料や接着剤、ゴム材料のようなものを用いると良い。
【0014】
また、図5に示すように、凹凸部の深さA、ピッチBは、超音波波長λの1/8以上とすることで、表面距離を長くして減衰させるとともに、反射の影響を大きくすることで管壁を伝搬する波を大きく低減することができる。また、流路壁の厚みCに対して、凹凸部の深さAを1/10以上とすることでも、表面を伝搬する振動のみならず、管壁内を伝搬する振動を大きく低減することができ高精度な流量計測を可能とすることができる。さらに、図6に示すように、上流側の超音波受発信素子7の整合器10と凹凸部との距離Dと、下流側の超音波受発信素子9の整合器10との距離Eとを、異なる距離に配置することとした。距離D≠Eとすることで、反射の繰返しによる波形の重なりが生じないので信号が増幅することなく低減させることができる。また、距離Dと距離Eは、整合層からの距離で説明したが、振動子からの距離でも同様であるとともに、その距離は互いに整数倍とならないような距離とすることが良い。
【0015】
このように、1対の超音波受発信素子間の振動伝搬を低減することで、周方向や、流れ方向の振動伝搬も低減することができ、高精度な流量計測を可能とすることができる。そして、凹凸を設けることにより、表面を伝搬する波は伝搬距離が長くなるので減衰を大きくすることができ、高精度な流量計測を可能とすることができる。また、流れ方向に凹凸を設けることにより、表面を流れ方向に伝搬する波を大きく減衰することができ、高精度な流量計測を可能とすることができる。また、表面距離を長くして減衰させるとともに、反射の影響を大きくすることで、管壁内部を伝搬する波を大きく低減することができる。さらに、凹凸部の窪みに制振材を配置して振動を減衰させる構成することにより、距離の増加や反射による減衰以上に制振材料による減衰が加味し、余分な信号を大きく減衰することができ高精度な流量計測を可能とすることができる。また、反射による減衰を発生させて高精度な計測を可能とするとともに、少ない凹凸数とすることで強度を確保することができる。そして、1対の超音波受発信素子からそれぞれ異なる距離に備えることで、流路壁面を伝搬する多くの振動を低減させて高精度な計測を可能とすることができるのである。
【0016】
なお、図7に示すように1対の超音波受発信素子を設置した場合においても同様の効果を得られることは明白である。
【0017】
(実施例2)
図8は本発明の実施例2の流量計を示す断面図である。実施例1と異なる点は、振動減衰手段に連結手段としてのOリング14を備えたことにある。ここで、15はねじ部であり、Oリング14は、漏洩防止手段でもある。
【0018】
ここで、上流側の超音波送受信素子7から送信された信号は、流体中を伝搬するとともに、流路壁を伝わって下流側の超音波受発信素子に伝搬しようとするが、途中にゴム材料のOリング14があるので伝搬を大きく阻害される。よって、流量計測に必要な信号はノイズが少なくなり精度良く検出されるので、高精度の流量計測が可能となる。また、ねじ部15によって繋がってはいるが、接続面により反射現象が発生して伝搬信号は低減される。Oリングで説明したが、シール材などを塗布して固定したものでも良い。
【0019】
また、図9に示すように、1対の超音波送受発信素子7と9の間の流路を異なる材質、すなわち、材質16、材質17で構成することにより、流路壁8を伝搬しようとする信号は材質の異なる流路面で反射現象が発生して信号は低減される。ここで、材質16、17は、樹脂材料や真鍮など流路壁8と異なる金属を用いるとよい。
【0020】
このように、連結手段や異なる材質で流路を連結することで流路壁を伝搬する信号を減衰することができ、流量計測に必要な信号はノイズが少なく精度良く検出されるので、高精度の流量計測が可能となる。そして、1対の超音波送受発信素子7と9の間に連結手段を設けることで、切離しが可能となり流路内部のメンテナンスが容易に行える特徴がある。
【0021】
(実施例3)
図10は本発明の実施例3の流量計を示す断面図である。実施例1と異なる点は、振動減衰手段として加圧手段としてのゴムバンド18を備えたことにある。P−Q断面を図11に示す。
【0022】
このように、円形断面の流路の外周に、流路内面に向かって流路壁を加圧する加圧手段としてのゴムバンド18を装着することで、流路壁の振動は大きく低減され、流量計測に必要な信号はノイズが少なく精度良く検出されるので、高精度の流量計測が可能とすることができるのである。
【0023】
【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、次の効果が得られる。
【0024】
本発明は、流体を配送する流路と、前記流路の上流と下流にそれぞれ設けられた1対の超音波受発信素子と、前記1対の超音波受発信素子によって送受信される振動が流体中を伝搬する伝搬時間から前記流体の流量を計測する流量計測手段と、前記1対の超音波受発信素子の間の流路外面全周に溝を設け、かつ、その溝は前記流体の流れ方向に垂直となるようにすることで前記流路に伝わる振動を減衰する振動減衰手段と、を備えた流量計である。そして、前記溝は、前記1対の超音波受発信素子のそれぞれからの距離が異なることを特徴としたことで、1対の超音波受発信素子間の振動伝搬を低減することができ、周方向はもとより、軸方向の振動伝搬も低減することができ、高精度な流量計測を可能とする
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例1の流量計の構成図
【図2】 同流量計の動作を示す信号波形図
【図3】 同流量計の他の動作を示す信号波形図
【図4】 同流量計の流路の断面図
【図5】 同流量計の流路の寸法関係を示す断面図
【図6】 同流量計の他の流路を示す断面図
【図7】 同流量計の他の流路を示す断面図
【図8】 本発明の実施例2の流量計における流路の断面図
【図9】 同流量計の他の流路の正面図
【図10】 本発明の実施例3の流量計における流路の正面図
【図11】 同流量計の流路の断面図
【図12】 従来の流量計の流路の正面図
【符号の説明】
7、9 超音波受発信素子(振動検出手段)
8 流路
11 流量計測手段
12 凹凸部(振動減衰手段)
13 制振材
14 Oリング(連結手段)
18 ゴムバンド(加圧手段)
Claims (2)
- 流体を配送する流路と、
前記流路の上流と下流にそれぞれ設けられた1対の超音波受発信素子と、
前記1対の超音波受発信素子によって送受信される振動が流体中を伝搬する伝搬時間から前記流体の流量を計測する流量計測手段と、
前記1対の超音波受発信素子の間の流路外面全周に溝を設け、かつ、その溝は前記流体の流れ方向に垂直となるようにすることで前記流路に伝わる振動を減衰する振動減衰手段と、
を備えた流量計において、
前記溝は、前記1対の超音波受発信素子のそれぞれからの距離が異なることを特徴とする流量計。 - 前記溝の窪みに制振材を配置して振動を減衰させる構成とした請求項1記載の流量計。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001031932A JP4984346B2 (ja) | 2001-02-08 | 2001-02-08 | 流量計 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001031932A JP4984346B2 (ja) | 2001-02-08 | 2001-02-08 | 流量計 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002236042A JP2002236042A (ja) | 2002-08-23 |
JP4984346B2 true JP4984346B2 (ja) | 2012-07-25 |
Family
ID=18895941
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001031932A Expired - Lifetime JP4984346B2 (ja) | 2001-02-08 | 2001-02-08 | 流量計 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4984346B2 (ja) |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4444588B2 (ja) | 2003-06-20 | 2010-03-31 | サーパス工業株式会社 | 超音波流量計 |
US6876128B2 (en) * | 2003-07-09 | 2005-04-05 | General Electric Company | Short-circuit noise abatement device and method for a gas ultrasonic transducer |
JP5046824B2 (ja) * | 2007-09-20 | 2012-10-10 | 愛知時計電機株式会社 | 超音波流量計 |
JP4866336B2 (ja) * | 2007-11-28 | 2012-02-01 | 株式会社ケーヒン | 電磁式燃料噴射弁 |
JP5240763B2 (ja) * | 2008-05-23 | 2013-07-17 | 愛知時計電機株式会社 | 超音波流量計 |
JP6373406B2 (ja) * | 2014-04-17 | 2018-08-15 | ベルキン ビーブイBerkin B.V. | 超音波流量計とその製造方法、流量測定法 |
JP6393074B2 (ja) * | 2014-04-30 | 2018-09-19 | アズビル株式会社 | 超音波吸収体の貼付方法及び超音波流量計 |
JP2015230260A (ja) * | 2014-06-05 | 2015-12-21 | アズビル株式会社 | 超音波流量計及び超音波流量計の取付方法 |
JP6664936B2 (ja) * | 2015-11-13 | 2020-03-13 | 日鉄日新製鋼株式会社 | 制振性を有する鋼管及び鋼管の固有振動数の変更方法 |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5719619A (en) * | 1980-07-09 | 1982-02-01 | Mitsubishi Electric Corp | Ultrasonic flowmeter |
JPS617416A (ja) * | 1984-06-21 | 1986-01-14 | Toshiba Corp | 超音波流量トランスジユ−サ |
JPS6128821A (ja) * | 1984-07-19 | 1986-02-08 | Fuji Electric Corp Res & Dev Ltd | 超音波流量計 |
JP2653391B2 (ja) * | 1990-05-19 | 1997-09-17 | エンドレス ウント ハウザー フローテック アクチエンゲゼルシャフト | 流量測定装置用超音波送受変換素子 |
JPH06117894A (ja) * | 1992-10-02 | 1994-04-28 | Fuji Electric Co Ltd | 超音波流量計 |
JPH10122923A (ja) * | 1996-10-15 | 1998-05-15 | Tokyo Keiso Co Ltd | 超音波流量計 |
JPH11230799A (ja) * | 1998-02-12 | 1999-08-27 | Kaijo Corp | 超音波流量計 |
JP3569799B2 (ja) * | 1998-12-17 | 2004-09-29 | 株式会社泉技研 | 超音波流量計 |
JP2000338123A (ja) * | 1999-03-23 | 2000-12-08 | Kansai Gas Meter Co Ltd | 超音波流速測定方法 |
-
2001
- 2001-02-08 JP JP2001031932A patent/JP4984346B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2002236042A (ja) | 2002-08-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5629265B2 (ja) | 超音波流量計 | |
US6062091A (en) | Method and apparatus for determining ultrasonic pulse arrival in fluid using phase correlation | |
US9097567B2 (en) | Ultrasonic, flow measuring device | |
US6575043B1 (en) | Method and apparatus for characterizing flows based on attenuation of in-wall propagating wave modes | |
KR101037732B1 (ko) | 초음파 유량계 | |
US7077012B2 (en) | Wedge and wedge unit for use in ultrasonic doppler flow meter | |
JP2008134267A (ja) | 超音波流量測定方法 | |
EP2545345B1 (en) | Apparatus and method for sensing fluid flow in a pipe with variable wall thickness | |
JP4984346B2 (ja) | 流量計 | |
CN103477194B (zh) | 用于超声流量测量装置的超声换能器的耦合元件 | |
JP3761399B2 (ja) | 超音波式流量測定器 | |
JP3890698B2 (ja) | 流量計測装置 | |
JP2011038870A (ja) | 超音波流量計およびこれを用いた流速測定方法 | |
JP2007033115A (ja) | 超音波流量計の検出部 | |
JP7151344B2 (ja) | 圧力計測装置 | |
JP4333098B2 (ja) | 流量計測装置 | |
JP2005180988A (ja) | 超音波流量計 | |
JP4827008B2 (ja) | 超音波流量計、超音波トランスジューサ、超音波送受信ユニットおよび超音波流量計を用いた流量測定方法 | |
KR101119998B1 (ko) | 다회선 외벽부착식 초음파 트랜스듀서 | |
JP2685590B2 (ja) | 超音波送受信装置 | |
JPH0915012A (ja) | 超音波流量計 | |
JP6674252B2 (ja) | クランプオン形超音波流量計 | |
JPH05312611A (ja) | 透過式超音波流量計 | |
JP2023110133A (ja) | 超音波流量計 | |
JPH11237264A (ja) | 超音波流量計 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080124 |
|
RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20080213 |
|
RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20091119 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20101124 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110614 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110711 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20120403 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20120416 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 4984346 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150511 Year of fee payment: 3 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term |