JP6145645B2 - 超音波式流量計測装置 - Google Patents

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Description

本発明は、仕切板で流路を分割した多層の計測流路を用いる超音波流量計に関する。
従来この種の超音波式流量計測装置は、例えば図６、７に示すように、第１側壁部５と、第２側壁部６と、底板部７と、開口部８とで構成された断面が矩形状の流路４と、開口部８から挿入され流路４を複数流路に仕切る仕切板９と、開口部８を覆う超音波透過体１５と、超音波透過体１５を透過して一方の超音波送受波器１６から送信された超音波が底板部７で反射して他方の超音波送受波器１７で受信するように底板部７に対向して設けられた超音波送受波器１６、１７と、回路基板２１と、この回路基板２１上に構成され、超音波送受波器１６、１７間の超音波伝搬時間を計測する計測回路部２２と、計測回路部２２からの信号に基づいて流量を求める演算回路部２３とを備えている。流路４は３枚の仕切板９により４箇所の扁平流路１０を構成する。また、仕切板９には下突起１２が設けられており、底板部７の挿入溝部１３に挿入される。
特開２０１２−１０３１４９号公報
しかしながら、前記従来の構成では、仕切板９には成形時にできるバリが発生する方向等で、表面と裏面で状態が異なるが、開口部８から挿入する仕切板９の場合、仕切板９の表裏面の状態に関係なく、挿入溝部１３への挿入が可能となっているので、方向が統一されないまま挿入されてしまい、仕切板９で構成される各流路における壁面の状態は必ずしも同じにならない。
従って、扁平流路１０の各層間の流速分布が異なってしまい超音波式流量計測値の個体バラツキが発生するという課題があった。
上記課題を解決するため本発明の超音波式流量計測装置は、被検出流体の流れ方向に沿った第１側壁部と、前記第１側壁部に対向した第２側壁部と、前記第１側壁部および第２側壁部に掛け渡された底板部と、前記底板部に対向した開口部とで構成された断面が矩形状の流路と、前記開口部から挿入され前記流路を複数の流路に仕切る仕切板と、一方の超音波送受波器から送信された超音波が前記底板で反射して他方の超音波送受波器に受信するように前記開口部側に設けられた一対の超音波送受波器と、前記一対の超音波送受波器間の超音波伝搬時間を計測する計測回路部と、前記計測回路部からの信号に基づいて流量を求める演算回路部と、を備え、前記仕切板は、表裏を識別する為の形状部を有する構成としたことを特徴とする超音波式超音波式流量計測装置としたものである。
この構成により、仕切板の表裏面の向きを合わせることができるので、扁平流路の各層の流速分布が安定し、ガス流量の計測値を補正する補正係数の値の個体バラツキ低減を確保する超音波式流量計測装置を提供することが出来るものである。
本発明の超音波式流量計測装置は、仕切板の表裏面の方向を合わせることで、表裏面の
影響による扁平流路の流速分布のバラツキが低減できるため、安定した性能を確保した流量計の生産が可能となる。
本発明の実施の形態１における超音波式流量計測装置の構成を示す断面図 本発明の実施の形態１における超音波式流量計測装置の側面図 本発明の実施の形態１における超音波式流量計測装置の要部斜視図 本発明の実施の形態１における要部断面図 本発明の実施の形態１における他の実施形態を示す要部断面図 従来の超音波式流量計測装置を示す構成図 従来の超音波式流量計測装置の側面図
第１の発明は、被検出流体の流れ方向に沿った第１側壁部と、前記第１側壁部に対向した第２側壁部と、前記第１側壁部および第２側壁部に掛け渡された底板部と、前記底板部に対向した開口部とで構成された断面が矩形状の流路と、前記開口部から挿入され前記流路を複数の流路に仕切る仕切板と、前記一方の超音波送受波器から送信された超音波が前記底板で反射して他方の超音波送受波器に受信するように前記開口部側に設けられた一対の超音波送受波器と、前記超音波送受波器間の超音波伝搬時間を計測する計測回路部と、前記計測回路部からの信号に基づいて流量を求める演算回路部と、を備え、前記仕切板は、表裏を識別する為の形状部を有する構成としたものである。
これによって、複数の流路を構成する際に、開口部から挿入した仕切板の表裏面を合わせることが出来るものである。従って、流量特性が安定した流量計を得ることが出来るものである。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態における超音波式流量計測装置の構成を示す断面図、図２は、図１の側面図、図３は、要部斜視図を示している。
図１〜図３において、超音波式流量計測装置３０は、流路ブロック３２とセンサブロック３３、及び、基板５１で構成されている。流路ブロック３２の被検出流体が流れる矩形状の流路３１は、第１側壁部３５と、第１側壁部３５に対向した第２側壁部３６と、第１側壁部３５および第２側壁部３６に掛け渡された底板部３７と、底板部３７に対向した開口部３８とで構成されている。
流路３１へは開口部３８の方向から流路を仕切るための仕切板３９が複数枚挿入され流路３１を複数の扁平流路４０を構成している。仕切板３９の両側端部の上部には上突起４１が、仕切板３９の下端部の複数箇所には下突起４２が構成されており、これらの突起は底板部３７に設けられた挿入溝部４３と開口部３８に設けられた挿入溝部４４に挿入されている。
開口部３８の上面には超音波を透過させる為の透過孔５７を有するシート４５が設けられており、このシート４５、第１側壁部３５、第２側壁部３６、底板部３７で流路断面が矩形状の流路３１を構成している。シート４５としては樹脂性シート、金網、樹脂メッシュ、発泡体樹脂等がある。なお、シート４５を挟んで上部にはセンサブロック３３が流路ブロック３２と一体化されている。
センサブロック３３には第１超音波送受波器４６と第２超音波送受波器４７が一定の角度で固定されている。固定方法としてはセンサブロック３３にセットした第１超音波送受波器４６、第２超音波送受波器４７をそれぞれ固定部品５０で固定している。また、超音波送受波器の外周に弾性体が構成されており、超音波送受波器の振動を抑制することでセンサブロック３３に個体伝搬させない効果がある。
また、第１超音波送受波器４６、第２超音波送受波器４７の上部には基板５１が設けられており、この基板５１にはこの超音波送受波器間の超音波伝搬時間を計測する図示していない計測回路部と、この計測回路部からの信号に基づいて流量を求める図示していない演算回路部が設けられている。
この構成において、第１超音波送受波器４６から送信された超音波は矢印５２のように底板部３７で反射して第２超音波送受波器４７で受信される。
流路３１の入口壁面５４は曲面で構成されており、被検出流体は矢印５５の向きで流路３１に流入する。
そして、それぞれの仕切板３９には、本願発明の特徴である表裏を識別するための凸部５６が１つづつ構成されている。この凸部５６は、シート４５に設けられた透過孔５７の位置に設けられており、この透過孔５７から凸部５６が突出する構成となっており、１つの透過孔５７に凸部５６が位置するように仕切板３９の方向を合わせることで、仕切板３９の表裏が揃うことになる。
図４は、本実施の形態における超音波式流量計測装置の超音波送受波器の取付部の拡大断面図を示している。
図４において、第２超音波送受波器４７はセンサブロック３３に、ある一定角度で固定されている。
次に組立手順について説明する。仕切板３９を開口部３８の挿入溝部４４に挿入する。この時には仕切板３９設けられている凸部５６の方向を合わせて挿入する。凸部５６の方向を合わせることにより、仕切板３９の表裏面を揃えることができる。仕切板３９を流路
ブロック３２に挿入後、開口部３８の上面にはシート４５が設ける。シート４５に設けられた超音波を透過させる透過孔５７から、仕切板３９の凸部５６を突出させる。この時に凸部５６が片側の透過孔５７から突出している状態の確認が容易にできる。
なお、図４においては、仕切板３９に凸形状を設けたが、図５に示すように仕切板３９に凹部５８を設けて表裏面の方向の判定としてもかまわない。
以上のように構成された超音波式流量計測装置について、以下その動作、作用を説明する。
矢印５５の方向から流入した被検出流体は、曲面に構成された入口壁面で整流され扁平流路４０に導入される。導入された被検出流体は複数の扁平流路４０を等しい分配比で流れる。
このとき第１超音波送受波器４６から送信された超音波はシート４５に設けられた透過孔５７を通過し扁平流路を斜めに横切り、底板部３７で反射して第２超音波送受波器４７で受信される。同様に第２超音波送受波器４７から送信された超音波は底板部３７で反射し第１超音波送受波器４６で受信される。
流量を計測するには、第１超音波送受波器４６から第２超音波送受波器４７へ送信したとき超音波の伝搬時間（上流側伝搬時間）と、第２超音波送受波器４７から第１超音波送受波器４６へ送信したときの超音波の伝搬時間（下流側伝搬時間）を計測回路部で計測し、演算回路部ではこの２つの伝搬時間から流速を求めて、この流速から流量を求めることができる。
以上説明したように、仕切板３９の表裏面の方向を合わせることで、表裏面の影響による扁平流路４０の各流路ごとの流速分布のバラツキが低減できるため、特性が安定した流量計測装置を生産することが可能となる。
なお、本実施例では第２超音波送受波器４７側に、仕切板３９の凸部５６および凹部５８を設けているが、第１超音波送受波器４６側でも構わない。
以上のように、本発明によると、仕切板で流路を分割した多層の計測流路を有する超音波流量計において、多層流路間の特性バラツキを低減することがで、量産時に個体間のバラツキを抑えることができる。
３０ 超音波式流量計測装置
３１ 流路
３５ 第１側壁部
３６ 第２側壁部
３７ 底板部
３８ 開口部
３９ 仕切板
４５ シート
４６ 第１超音波送受波器
４７ 第２超音波送受波器
５６ 凸部
５７ 透過孔
５８ 凹部

Claims (1)

  1. 被検出流体の流れ方向に沿った第１側壁部と、前記第１側壁部に対向した第２側壁部と、前記第１側壁部および第２側壁部に掛け渡された底板部と、前記底板部に対向した開口部とで構成された断面が矩形状の流路と、
    前記開口部から挿入され前記流路を複数の流路に仕切る仕切板と、
    一方の超音波送受波器から送信された超音波が前記底板で反射して他方の超音波送受波器に受信するように前記開口部側に設けられた一対の超音波送受波器と、
    前記一対の超音波送受波器間の超音波伝搬時間を計測する計測回路部と、
    前記計測回路部からの信号に基づいて流量を求める演算回路部と、を備え、
    前記仕切板は、表裏を識別する為の形状部を有する構成とした、超音波式流量計測装置。
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