JP7030574B2

JP7030574B2 - Ultrasonic flow meter

Info

Publication number: JP7030574B2
Application number: JP2018048092A
Authority: JP
Inventors: 倫之小林; 光内藤
Original assignee: アズビル金門株式会社
Priority date: 2018-03-15
Filing date: 2018-03-15
Publication date: 2022-03-07
Anticipated expiration: 2038-03-15
Also published as: JP2019158746A

Description

この発明は、流体の流量を測定する超音波流量計に関する。 The present invention relates to an ultrasonic flow meter that measures the flow rate of a fluid.

従来、配管内を流れる流体の流量を測定する装置として、超音波流量計が提供されている。超音波流量計は、配管と連通する測定管と、この測定管の上流側及び下流側のそれぞれに配置された一対の超音波センサとを備えている。これにより、超音波流量計は、一対の超音波センサ間における超音波の伝播時間に基づいて、流体の流量を測定可能となっている。そして、このような、従来の超音波流量計としては、例えば、特許文献１に開示されている。 Conventionally, an ultrasonic flow meter has been provided as a device for measuring the flow rate of a fluid flowing in a pipe. The ultrasonic flow meter includes a measuring tube communicating with a pipe and a pair of ultrasonic sensors arranged on the upstream side and the downstream side of the measuring tube. As a result, the ultrasonic flow meter can measure the flow rate of the fluid based on the propagation time of the ultrasonic wave between the pair of ultrasonic sensors. As such a conventional ultrasonic flow meter, for example, Patent Document 1 discloses it.

特開２０００－２９２２３１号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-292231

ここで、上記従来の超音波流量計を用いて、配管内を流れる流体の流量を測定する場合には、測定管の両側開口端は、例えば、Ｏリングを介して、配管内に嵌め込まれて接続される。また、上記従来の超音波流量計は、測定管の流路断面が矩形をなしている。これに対応して、Ｏリングが取り付けられる両側開口端の外周部分は、角部を有している。 Here, when the flow rate of the fluid flowing in the pipe is measured by using the conventional ultrasonic flow meter, the open ends on both sides of the measuring pipe are fitted into the pipe via, for example, an O-ring. Be connected. Further, in the conventional ultrasonic flow meter, the cross section of the flow path of the measuring tube has a rectangular shape. Correspondingly, the outer peripheral portion of both side opening ends to which the O-ring is attached has a corner portion.

このため、Ｏリングは、角部を有する取り付け部に取り付けられることになるため、密着が不十分となり、上記取り付け部と配管内面との間で潰れ難くなってしまう。従って、従来の超音波流量計においては、配管との間におけるシール性が低下してしまい、測定精度が低下するおそれがある。 For this reason, since the O-ring is attached to the attachment portion having the corner portion, the close contact is insufficient, and the O-ring is less likely to be crushed between the attachment portion and the inner surface of the pipe. Therefore, in the conventional ultrasonic flow meter, the sealing property with the pipe is deteriorated, and the measurement accuracy may be deteriorated.

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、接続部品との間におけるシール性を確保しつつ、その接続部品と容易に接続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する。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and provides an ultrasonic flow meter capable of easily connecting to a connecting component while ensuring a sealing property between the connecting component and the connecting component. The purpose is.

この発明に係る超音波流量計は、流体が流れる流路と、流路内を流れる流体中に伝播させた超音波を、流路における平坦な反射面に反射させて送受信し、その送受信時における超音波の伝播時間に基づいて、流路内を流れる流体の流量を測定する一対の超音波センサと、流路における両側開口端の外周部に設けられ、リング状をなすＯリング取付部と、Ｏリング取付部に対して、当該Ｏリング取付部からその径方向外側に向けて突出して取り付けられるＯリングとを備え、流路を形成する測定管は、Ｏリング取付部の周方向において分割された２つの半割り管を有し、一方の半割り管には、一対の超音波センサが設けられ、他方の半割り管には、反射面が形成されるものである。 The ultrasonic flow meter according to the present invention transmits and receives ultrasonic waves propagated in a flow path through which a fluid flows and a fluid flowing in the flow path by reflecting them on a flat reflective surface in the flow path, and at the time of transmission and reception. A pair of ultrasonic sensors that measure the flow rate of the fluid flowing in the flow path based on the propagation time of the ultrasonic waves, an O-ring mounting portion that is provided on the outer periphery of both side opening ends in the flow path and has a ring shape. The measuring tube forming the flow path is provided with an O-ring that protrudes outward from the O-ring mounting portion with respect to the O-ring mounting portion, and the measuring tube is divided in the circumferential direction of the O-ring mounting portion. It has two half-split tubes, one half-split tube is provided with a pair of ultrasonic sensors, and the other half-split tube is formed with a reflective surface .

この発明によれば、接続部品との間におけるシール性を確保しつつ、その接続部品と容易に接続することができる。 According to the present invention, it is possible to easily connect to the connecting component while ensuring the sealing property between the connecting component and the connecting component.

この発明の実施の形態１に係る超音波流量計の外観斜視図である。It is external perspective view of the ultrasonic flow meter which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態１に係る超音波流量計の平面図である。It is a top view of the ultrasonic flow meter which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態１に係る超音波流量計の正面図である。It is a front view of the ultrasonic flow meter which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態１に係る超音波流量計の側面図である。It is a side view of the ultrasonic flow meter which concerns on Embodiment 1 of this invention. 図２のＶ－Ｖ矢視断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line VV of FIG.

以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る超音波流量計の外観斜視図である。図２はその平面図、図３はその正面図、図４はその側面図である。図５は、図２のＶ－Ｖ矢視断面図である。なお、図１、図３、図４に記載した実線の矢印は、流体の流れ方向を示している。また、図５に示した２点鎖線の矢印は、超音波の伝播経路を示している。 Embodiment 1.
FIG. 1 is an external perspective view of the ultrasonic flow meter according to the first embodiment. 2 is a plan view thereof, FIG. 3 is a front view thereof, and FIG. 4 is a side view thereof. FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line VV of FIG. The solid arrows shown in FIGS. 1, 3, and 4 indicate the flow direction of the fluid. Further, the arrow of the two-dot chain line shown in FIG. 5 indicates the propagation path of the ultrasonic wave.

図１から図５に示すように、実施の形態１に係る超音波流量計１０は、測定管１１、一対の超音波センサ１２ａ，１２ｂ、及び、Ｏリング１３ａ，１３ｂを備えている。 As shown in FIGS. 1 to 5, the ultrasonic flow meter 10 according to the first embodiment includes a measuring tube 11, a pair of ultrasonic sensors 12a and 12b, and O-rings 13a and 13b.

測定管１１は、筒状をなしており、その内部に軸方向に向けて延びる流路２１を備えている。また、測定管１１は、上下方向に２分割された２つの半割り管１１ａ，１１ｂを組み合わせた分割構造となっている。即ち、測定管１１は、半割り管１１ａ，１１ｂを上下方向において突き合わせることにより、その内部に流路２１が形成される。 The measuring tube 11 has a cylindrical shape, and has a flow path 21 extending in the axial direction inside the measuring tube 11. Further, the measuring tube 11 has a divided structure in which two half-split tubes 11a and 11b divided into two in the vertical direction are combined. That is, in the measuring tube 11, the flow path 21 is formed inside the measuring tube 11 by abutting the half-split tubes 11a and 11b in the vertical direction.

更に、測定管１１は、上記流路２１、測定部２２、流路入口２３、流路出口２４、及び、Ｏリング取付部２５，２６を有している。即ち、測定管１１は、流路入口２３から流路２１内に供給された流体の流量を、測定部２２内で測定した後、その流量を測定した流体を、流路２１内から流路出口２４から排出する。 Further, the measuring tube 11 has the flow path 21, the measuring unit 22, the flow path inlet 23, the flow path outlet 24, and the O-ring mounting portions 25 and 26. That is, the measuring tube 11 measures the flow rate of the fluid supplied into the flow path 21 from the flow path inlet 23 in the measuring unit 22, and then transfers the fluid for which the flow rate is measured from the inside of the flow path 21 to the flow path outlet. Discharge from 24.

測定部２２内における流路２１の流路断面は、矩形をなしている。また、流路入口２３及び流路出口２４は、円形をなしている。そして、流路２１の上流側流路断面は、測定部２２の流体流れ方向中間部から流路入口２３に向かうに従って、矩形から円形に向けて徐々に変化している。同様に、流路２１の下流側流路断面は、測定部２２の流体流れ方向中間部から流路出口２４に向かうに従って、矩形から円形に向けて徐々に変化している。 The cross section of the flow path 21 in the measuring unit 22 has a rectangular shape. Further, the flow path inlet 23 and the flow path outlet 24 have a circular shape. The cross section of the flow path on the upstream side of the flow path 21 gradually changes from a rectangular shape to a circular shape from the intermediate portion in the fluid flow direction of the measurement unit 22 toward the flow path inlet 23. Similarly, the cross section of the flow path on the downstream side of the flow path 21 gradually changes from a rectangular shape to a circular shape from the intermediate portion in the fluid flow direction of the measuring unit 22 toward the flow path outlet 24.

図５に示すように、超音波センサ１２ａ，１２ｂは、流路２１内を流れる流体の流量を測定するものである。この超音波センサ１２ａ，１２ｂは、測定部２２の上部に設けられており、当該測定部２２内における流路２１の上流側及び下流側のそれぞれに配置されている。更に、超音波センサ１２ａ，１２ｂは、測定部２２内における流路２１と連通しており、その中心軸が流体流れ方向と交差するように傾斜して配置されている。 As shown in FIG. 5, the ultrasonic sensors 12a and 12b measure the flow rate of the fluid flowing in the flow path 21. The ultrasonic sensors 12a and 12b are provided on the upper part of the measuring unit 22, and are arranged on the upstream side and the downstream side of the flow path 21 in the measuring unit 22, respectively. Further, the ultrasonic sensors 12a and 12b communicate with the flow path 21 in the measuring unit 22, and are arranged so as to be inclined so that the central axis thereof intersects the fluid flow direction.

従って、超音波センサ１２ａから送信された超音波は、流路２１内を流れる流体中を上流側から下流側に向けて斜めに横切って伝播して、測定部２２内における流路２１の平坦な底面２１ａに反射した後、超音波センサ１２ｂで受信される。一方、超音波センサ１２ｂから送信された超音波は、流路２１内を流れる流体中を下流側から上流側に向けて斜めに横切って伝播して、測定部２２内における流路２１の平坦な底面２１ａに反射した後、超音波センサ１２ａで受信される。 Therefore, the ultrasonic waves transmitted from the ultrasonic sensor 12a propagate diagonally across the fluid flowing in the flow path 21 from the upstream side to the downstream side, and the flow path 21 in the measuring unit 22 is flat. After being reflected on the bottom surface 21a, it is received by the ultrasonic sensor 12b. On the other hand, the ultrasonic waves transmitted from the ultrasonic sensor 12b propagate diagonally across the fluid flowing in the flow path 21 from the downstream side to the upstream side, and the flow path 21 in the measuring unit 22 is flat. After being reflected on the bottom surface 21a, it is received by the ultrasonic sensor 12a.

そして、超音波センサ１２ａ，１２ｂは、超音波を交互に送受信することによって、その２つの伝播時間の差を求めた後、当該伝播時間差に基づいて、測定部２２内の流路２１を流れる流体の流量を測定する。即ち、超音波流量計１０は、超音波センサ１２ａ，１２ｂから送信した超音波を、均一に反射させて、測定精度の低下を防止するために、凹凸が無く平坦な反射面を必要としており、測定部２２内における流路２１の流路断面を矩形にして、その流路２１における平坦な底面２１ａを反射面としている。 Then, the ultrasonic sensors 12a and 12b obtain the difference between the two propagation times by alternately transmitting and receiving ultrasonic waves, and then, based on the difference in propagation time, the fluid flowing through the flow path 21 in the measuring unit 22. Measure the flow rate of. That is, the ultrasonic flow meter 10 requires a flat reflecting surface without unevenness in order to uniformly reflect the ultrasonic waves transmitted from the ultrasonic sensors 12a and 12b and prevent the measurement accuracy from deteriorating. The cross section of the flow path 21 in the measuring unit 22 is rectangular, and the flat bottom surface 21a in the flow path 21 is used as a reflection surface.

ここで、図１から図５に示した流路入口２３及び流路出口２４の各外周部は、流体供給管及び流体排出管等の接続部品内に嵌め込まれることになる。これに対応して、図１から図５に示すように、Ｏリング取付部２５，２６は、流路入口２３及び流路出口２４の各外周部に、その周方向に沿って形成されている。そして、Ｏリング１３ａ，１３ｂは、ゴム等の弾性材から形成されており、Ｏリング取付部２５，２６に取り付けられている。即ち、流路入口２３及び流路出口２４の各外周部は、Ｏリング１３ａ，１３ｂを介して、接続部品に接続されることになる。 Here, the outer peripheral portions of the flow path inlet 23 and the flow path outlet 24 shown in FIGS. 1 to 5 are fitted into connecting parts such as a fluid supply pipe and a fluid discharge pipe. Correspondingly, as shown in FIGS. 1 to 5, the O-ring mounting portions 25 and 26 are formed on the outer peripheral portions of the flow path inlet 23 and the flow path outlet 24 along the circumferential direction thereof. .. The O-rings 13a and 13b are made of an elastic material such as rubber, and are attached to the O-ring mounting portions 25 and 26. That is, each outer peripheral portion of the flow path inlet 23 and the flow path outlet 24 is connected to the connecting component via the O-rings 13a and 13b.

以上より、実施の形態１に係る超音波流量計１０は、流路入口２３及び流路出口２４の各外周部にリング状をなすＯリング取付部２５，２６を設け、このＯリング取付部２５，２６にＯリング１３ａ，１３ｂを取り付けている。これにより、超音波流量計１０は、流路断面が矩形をなす流路２１を備える場合であっても、流路入口２３及び流路出口２４の各外周部を、接続部品内に嵌め込むだけで、接続部品との間におけるシール性を確保しつつ、当該接続部品と容易に接続することができる。 Based on the above, the ultrasonic flow meter 10 according to the first embodiment is provided with ring-shaped O-ring mounting portions 25 and 26 on the outer peripheral portions of the flow path inlet 23 and the flow path outlet 24, and the O-ring mounting portions 25 are provided. , 26 are equipped with O-rings 13a and 13b. As a result, even when the ultrasonic flow meter 10 includes the flow path 21 having a rectangular cross section, the ultrasonic flow meter 10 only fits the outer peripheral portions of the flow path inlet 23 and the flow path outlet 24 into the connecting parts. Therefore, it is possible to easily connect to the connecting component while ensuring the sealing property between the connecting component and the connecting component.

また、超音波流量計１０は、流路２１を形成する測定管１１を、Ｏリング取付部２５，２６の周方向において２分割された半割り管１１ａ，１１ｂによる分割構造を採用している。このとき、超音波流量計１０は、測定管１１における両側開口端の各外周部となるＯリング取付部２５，２６に、Ｏリング１３ａ，１３ｂを取り付けているため、当該Ｏリング１３ａ，１３ｂの弾性力を利用して、半割り管１１ａ，１１ｂ同士を隙間無く突き合わせることができる。 Further, the ultrasonic flow meter 10 adopts a divided structure in which the measuring tube 11 forming the flow path 21 is divided into two in the circumferential direction of the O-ring mounting portions 25 and 26 by the half-split tubes 11a and 11b. At this time, since the ultrasonic flow meter 10 has the O-rings 13a and 13b attached to the O-ring attachment portions 25 and 26 which are the outer peripheral portions of the open ends on both sides of the measuring tube 11, the O-rings 13a and 13b have the O-rings 13a and 13b. Using the elastic force, the half-split tubes 11a and 11b can be butted against each other without a gap.

但し、上述した実施の形態１においては、流路断面が矩形をなす流路２１の底面２１ａに、超音波センサ１２ａ，１２ｂから送信した超音波を反射させているが、平坦な反射面を有していれば、流路２１の流路断面は、どのような形状であっても構わない。 However, in the above-described first embodiment, the ultrasonic waves transmitted from the ultrasonic sensors 12a and 12b are reflected on the bottom surface 21a of the flow path 21 having a rectangular cross section, but have a flat reflecting surface. If so, the cross section of the flow path 21 may have any shape.

また、上述した実施の形態１においては、流路２１の流路断面を、測定部２２から流路入口２３及び流路出口２４に向かうに従って、矩形から円形に向けて徐々に変化させているが、Ｏリング取付部２５，２６となる流路入口２３及び流路出口２４の各外周部がリング状をなしていれば、流路入口２３及び流路出口２４は、どのような形状であっても構わない。 Further, in the above-described first embodiment, the cross section of the flow path 21 is gradually changed from a rectangular shape to a circular shape from the measuring unit 22 toward the flow path inlet 23 and the flow path outlet 24. If the outer peripheral portions of the flow path inlet 23 and the flow path outlet 24, which are the O-ring mounting portions 25 and 26, have a ring shape, the flow path inlet 23 and the flow path outlet 24 have any shape. It doesn't matter.

更に、上述した実施の形態１においては、流路２１形成する測定管１１を、Ｏリング取付部２５，２６の周方向において２分割された分割構造としているが、Ｏリング取付部２５，２６がリング状をなしていれば、測定管１１を３分割以上の複数分割された分割構造としても構わない。 Further, in the above-described first embodiment, the measuring tube 11 forming the flow path 21 has a divided structure divided into two in the circumferential direction of the O-ring mounting portions 25 and 26, but the O-ring mounting portions 25 and 26 have a split structure. As long as it has a ring shape, the measuring tube 11 may be divided into three or more divided structures.

なお、本願発明は、その発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは、実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。 In the present invention, it is possible to modify any component of the embodiment or omit any component of the embodiment within the scope of the invention.

１０超音波流量計
１１測定管
１１ａ，１１ｂ半割り管
１２ａ，１２ｂ超音波センサ
１３ａ，１３ｂＯリング
２１流路
２１ａ底面
２２測定部
２３流路入口
２４流路出口
２５，２６Ｏリング取付部 10 Ultrasonic flow meter 11 Measuring tube 11a, 11b Half-split tube 12a, 12b Ultrasonic sensor 13a, 13b O-ring 21 Flow path 21a Bottom surface 22 Measuring section 23 Flow path inlet 24 Flow path outlet 25, 26 O-ring mounting section

Claims

The flow path through which the fluid flows and
Ultrasonic waves propagated in the fluid flowing in the flow path are reflected by a flat reflective surface in the flow path and transmitted / received, and flow in the flow path based on the propagation time of the ultrasonic waves at the time of transmission / reception. A pair of ultrasonic sensors that measure the flow rate of fluid,
An O-ring mounting portion provided on the outer peripheral portion of both side opening ends in the flow path and forming a ring shape,
The O-ring mounting portion is provided with an O-ring that protrudes outward in the radial direction from the O-ring mounting portion and is mounted .
The measuring tube forming the flow path has two half-split tubes divided in the circumferential direction of the O-ring mounting portion.
The pair of ultrasonic sensors is provided on one half-split tube, and the reflective surface is formed on the other half-split tube.
An ultrasonic flow meter characterized by that.

The flow path is
The ultrasonic flow meter according to claim 1, wherein the cross section of the flow path gradually changes toward a circular shape toward the open ends on both sides.