JPH03211419A - 間接形質量流量計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野〕 本発明は、演算器によって間接的に被測定流体の質量流
量を測定する間接形質量流量計に関するものである。

〔従来の技術〕

一般に、この種の間接形質量流量針としては、容積流量
計および密度計によって各々流量Ｑと密度ρを計測し、
これら計測値から演算器によって質量流量ρＱを算出す
るものが知られており、この中には従来より超音波流量
計と差圧式密度計を組み合わせたもの、あるいは超音波
流量計と音響インピーダンス式密度計を組み合わせたも
のが採用されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、従来の間接形質量流量針においては、質量流
量測定回路中に密度計を使用する構造であるため、密度
測定用の流管を２個必要とし、部品点数が嵩み、構造が
複雑になるばかりか、計器全体が大型化するという問題
があった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、部品
点数を削減することができ、もって構造の簡素化および
計器の小型化を図ることができる間接形質量流量計を提
供するものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る間接形質量流量針は、管体の軸線に傾斜す
る線上に各々が互いに被測定流体を介して対向するよう
に配置された一対の超音波送受信プローブを有し被測定
流体の平均流速と音速を測定する超音波流量計と、この
超音波流量針の超音波送受信プローブの近傍に設けられ
被測定流体の圧力を測定する圧力計と、この圧力計およ
び超音波流量計に接続され被測定流体の密度と容積から
質量流量を算出する演算器とを備えたものである。

〔作　用〕

本発明においては、超音波流量計および圧力針によって
音速と被測定流体の圧力を計測し、これら計測値から演
算器によって密度を算出し、この算出値と超音波流量計
によって計測される流量の計測値から質量流量を求める
ことができる。

〔実施例〕

以下、本発明の構成等を図に示す実施例によって詳細に
説明する。

第１図は本発明に係る間接形質量流量計を示す断面図、
第２図は同じく本発明における間接形質量流量計のブロ
ック図である。同図において、符号ｌで示すものは被測
定流体の平均流速と音速を測定する超音波流量計で、管
体２の管壁に溶接固定されその内部に取付壁３を有する
一対のプローブソケット４と、このプローブソケット４
の各取付壁３に取り付けられ前記管体２の軸線に傾斜す
る線上に各々が互いに被測定流体を介して対向する一対
の超音波送受信プローブ５とを備えたものである。この
超音波流量計１の近傍には、前記管体２内に開口する圧
力取出口６を有するタップ７が固定されている。このタ
ップ７には、被測定流体の圧力を測定する圧力針（図示
せず）が装着されている。そして、前記超音波流量計１
および前記圧力計（図示せず）には、被測定流体の密度
と容積から質量流量を算出する演算器（図示せず）が接
続されている。なお、８は前記超音波送受信プローブ４
と前記演算器（図示せず）を接続するケーブルである。

このように構成された間接形質量流量計においては、超
音波流量計１および圧力針（図示せず）によって音速と
被測定流体の圧力を計測し、これら計測値から演算器（
図示せず）によって密度を算出し、この算出値と超音波
流量計１によって計測される流量計測値から質量流量を
求めることができる。

したがって、本実施例においては、質量流量の測定に従
来必要とした密度計が不要になるから、部品点数を削減
することができる。

また、本実施例においては、圧力計器取付用のタップを
追加すれば、既存の超音波流量計と一般の圧力計発信器
の組み合わせによって製作することができ、コストの低
廉化を図ることができる。

次に、本発明による質量流量を計測する方法について説
明する。

先ず、超音波流量計において、超音波が２つの超音波送
受信プローブ５間を伝播する時間ｊｌ＋　ｔｚを求める
。

すなわち、ｔ＋　＝　Ｌ／　（Ｃ＋　Ｖｃｏｓθ）。

ｈ　＝　Ｌ／　（Ｃ−Ｖｃｏｓθ）である。

但し、Ｌはプローブ間距離、Ｃは音速、■は被測定流体
の平均流速とし、θは管体２の軸線と超音波経路がなす
角度とする。

次に、これら２つの計測値の逆数の差と和から各々平均
流速Ｖと音速Ｃを求める。

すなわち、１／Ｌ−１／ｈ＝　（Ｃ＋Ｖｃｏｓθ）／Ｌ
−（Ｃ−Ｖｃｏｓθ）／Ｌ であるから、Ｖ−（１／ｌ＋　　　１／１ｚ）Ｌ／２ｃ
ｏｓθまた、１／ｌ＋　＋　１／ｌｚ　＝　２ｃ／ｌ。

であるから、Ｃ＝　（１／　ｔ＋　＋１／　ｔｚ）　Ｌ
／２ここで、音速は等エントロピー圧縮率を用いると、
Ｃ＝／１／β、ρと表すことができる。

但し、β１は等エントロピー圧縮率、ρは密度、γは比
熱比である。

、°、　　βｇ＝１／ｒＰ Ｃ＝ｋＪ１／（ρ／Ｐｒ）＝ＪγＰ／ρ但し、Ｐは被測
定流体の圧力である。

、゛、　　ρ＝γＰ／Ｃｔ この密度は、圧力Ｐと音速Ｃで決定されるので、圧力計
によって圧力Ｐを検出し、演算器によって密度ρを算出
する。

そして、超音波流量計から求まる平均流速Ｖと密度ρと
管体の断面積Ｓを乗すると、質量流量ＧをＧ＝ρ・ｖ−
３として算出することができる。

なお、本実施例においては、タップ７とプローブソケッ
ト４を別体とする例を示したが、本発明はこれに限定さ
れるものではなく、第３図に示すようにタップ１１とプ
ローブソケット４を一体化しても実施例と同様の効果を
奏する。

また、本実施例においては、圧力計のタップ７を下流側
の超音波送受信プローブ５の近傍に配置する例を示した
が、本発明は第４図に示すように上流側の超音波送受信
プローブ１２の近傍に圧力計のタップ１３を配置しても
よい。

さらに、本実施例においては、タップ７を使用して圧力
針を装着する例を示したが、本発明はこれに限定されず
、超音波送受信プローブ５の先端面に圧力センサ（図示
せず）を埋め込んでも何等差し支えない。

因に、本実施例において、圧力を導く管体としては、比
較的口径が大きく、かつ軸線方向寸法が小さい寸法に設
定することが望ましい。

また、本発明において、超音波送受信プローブ５とタッ
プ７を別体とする場合には、第５図に示すように両部材
５．７の位置関係を各々水平方向に鉛直上側に配置する
ことが望ましい。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、管体の軸線に傾斜
する線上に各々が互いに被測定流体を介して対向するよ
うに配置された一対の超音波送受信プローブを有し被測
定流体の平均流速と音速を測定する超音波流量針と、こ
の超音波流量計の超音波送受信プローブの近傍に設けら
れ被測定流体の圧力を測定する圧力針と、この圧力計お
よび超音波流量針に接続され被測定流体の密度と容積か
ら質量流量を算出する演算器とを備えたので、超音波流
量針および圧力計によって音速と被測定流体の圧力を計
測し、これら計測値から演算器によって密度を算出し、
この算出値と超音波流量針によって計測される流量の計
測値から質量流量を求めることができる。したがって、
質量流量の測定に従来必要とした密度針が不要になるか
ら、部品点数を削減することができ、構造の簡素化およ
び計器の小型化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る間接形質量流量計を示す断面図、
第２図は同じく本発明における間接形質量流量計のブロ
ック図、第３図および第４図は他の実施例を示す断面図
、第５図はタップと超音波送受信プローブを取付例を示
す概略図である。 １・・・・超音波流量計、２・・・・管体、４・・・・
プローブソケット、５・・・・超音波送受信プローブ、
６・・・・圧力取出口、８・・・・ケーブル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　管体の軸線に傾斜する線上に各々が互いに被測定流体
   を介して対向するように配置された一対の超音波送受信
   プローブを有し被測定流体の平均流速と音速を測定する
   超音波流量計と、この超音波流量計の超音波送受信プロ
   ーブの近傍に設けられ被測定流体の圧力を測定する圧力
   計と、この圧力計および前記超音波流量計に接続され被
   測定流体の密度と容積から質量流量を算出する演算器と
   を備えたことを特徴とする間接形質量流量計。