JPH0537220Y2

JPH0537220Y2 -

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Publication number: JPH0537220Y2
Application number: JP3885386U
Authority: JP
Priority date: 1986-03-17
Filing date: 1986-03-17
Publication date: 1993-09-21
Anticipated expiration: 2001-03-17
Also published as: JPS62150633U

Description

【考案の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この考案は、超音波を用い、流体の流速によつ
て変化する伝播速度や発振周波数等を検出して、
流速を測定する超音波流速計に関する。

〔従来の技術〕

このような超音波流速計として、従来は、閉管
路の外壁に送波器と受波器とを位置を異ならせて
取り付けたものが知られている。この構成による
場合、流速測定用超音波は、送波器から送り出さ
れ、管壁を透過した後、流体中を伝播し、再び管
壁を透過した後、受波器に受け取られるようにな
つている。そして、送波器或は受波器と管壁との
間に空気が存在すると超音波が著しく減衰するの
で、それらの間にグリス等が介装されている。

〔考案が解決しようとする問題点〕しかし、上述した従来構成による場合、長期間
に亘つて使用すると、グリス等が蒸発してしまう
ことがあり、空気が混入することで、所期の性能
を充分に維持できなくなる虞れがあつた。

この考案の目的は、上記実情に鑑み、長期間に
亘つて所期の性能を充分に維持できる超音波流速
計を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

この考案による超音波流速計の特徴構成は、流
路に挿入される枠体の先端に整流部を設け、この
整流部により整流された流体の速度を測定するた
めの超音波送受波器を前記整流部に設けたことに
ある。

〔作用〕

つまり、枠体を流路に挿入すれば、その先端に
設けられた整流部は流体中に没するから、この整
流部に設けられた超音波送受波器も流体中に位置
することとなり、長期間に亘つて使用した場合に
も、超音波送受波器と流体との間に空気が混入す
る虞れが少ない。

しかも、整流部によつて整流された流体の流速
を測定するものであるから、超音波送受波器が流
体中に位置していても、測定結果に流体の乱れに
よる悪影響が及ぼされることが少ない。

〔考案の効果〕

その結果、超音波送受波器を流体中に位置させ
て空気の混入を少なくすることで、長期間に亘つ
て所期の性能を維持することができ、しかも、整
流部によつて測定対象である流体を整流すること
で、流体中に位置しながらも乱れの少ない流体の
流速を測定することができるようになつた。さら
に、整流部があることにより、乱れのない流体の
流速を測定するために従来必要とされていた直管
部分を不要にできるから、曲り管の部分等の流速
も測定できるようになり、広範囲に亘る使用が可
能になつた。

〔実施例〕

以下、図面に基づいて、この考案の実施例を説
明する。

第１図及び第２図に示すように、枠体１の先端
に、一対の対向する互いに平行な整流板２，３
と、それらを繋ぐ整流板４とからなり、一対の超
音波送受波器５，６を有する整流部Ｘをボルト固
定して、超音波流速計を構成してある。整流部Ｘ
は、枠体１が閉管路の管壁に固定されるか、或
は、開放された流路の上方に設けられた支持体に
固定されることで、流路内を流れる流体Ｆ中に位
置している。

整流部Ｘを構成する各部分は流線形に形成さ
れ、各整流板２，３，４によつて囲まれる空間Ｓ
内を流れる流体Ｆを整流するように構成されてい
る。一対の超音波送受波器５，６は、何れも、超
音波の発信と受信とに切り替えて用いられるよう
に構成されており、図中上側の整流板２内に埋設
されている。そして、一方の超音波送受波器５又
は６から送り出された超音波は、図中一点鎖線で
示すように、図中下側の整流板３で反射された
後、他方の超音波送受波器６又は５に受け取られ
るように構成されている。それら両超音波送受波
器５，６に接続されるリード線７，８は、リード
線ホルダ９を通り、１本のケーブル１０に纒めら
れ、枠体１に沿つて保持されている。

そして、流体Ｆの上流側の超音波送受波器５か
ら超音波が発信されて下流側の超音波送受波器６
によつて受信されるまでの時間［t₁］と、下流側
の超音波送受波器５から超音波が発信されて上流
側の超音波送受波器６によつて受信されるまでの
時間［t₂］との間には、超音波の音速を［Ｃ］、
伝播距離を［Ｄ］、流体の流速を［Ｖ］として Δt＝t₂−t₁＝２・Ｄ・Ｖ／C²……〈１〉の関係があり、音速［Ｃ］と伝播距離［Ｄ］が既
知であるとして、上記の時間差［Δt］を測り、
上式を用いて、流体Ｆの流速［Ｖ］を求めること
ができるのである。

そして、ケーブル１０を介して、一方の超音波
送受波器５又は６に流速測定用超音波の駆動信号
が伝送されるとともに、他方の超音波送受波器６
又は５からは、受信された流速測定用超音波に応
じた信号が、同じくケーブル１０を介して信号処
理部（図示せず）に伝送され、信号処理部内で上
述の〈１〉式に基づいて、流体の流速が求められ
るように構成されている。

また、立姿勢の整流板４には、流体圧を測定す
る圧力センサ１１が取り付けられている。この圧
力センサ１１からのリード線１２は、一対の超音
波送受波器５，６に対するリード線７，８と同じ
くケーブル１０に纒められている。この圧力セン
サ１１による検出信号は信号処理部に入力され、
その流体圧情報が流体の深さの情報に変換される
ように構成されている。

そして、流路の径は既知として、この流体の深
さの情報と、流体の流速の情報とから、開放され
た流路や満水状態でない閉管路における流体の流
量を求めることができるように構成されている。
なお満水状態の閉管路であつて、その内径が既知
であれば、この圧力センサ１１を設けなくとも、
一対の超音波送受波器５，６から得られる情報だ
けで、流量を求めることが可能である。

図中［L₁］で示される一対の整流板２，３間
の距離、［L₂］で示される一対の超音波送受波器
５，６間の距離、及び［θ］で示される流速測定
用超音波の図中下側の整流板３での反射角等の具
体的寸法は、流路の条件、或いは、流体の種類に
応じて任意に変更することが可能である。

一対の超音波送受波器５，６は、先の実施例で
説明したような、何れか一方の整流板２又は３に
ともに設ける構成に替えて、上下の整流板２，３
にひとつづつ設けてもよいが、先の実施例の構成
の方が、図中［L₁］，［L₂］の寸法に比して流速
測定用超音波の伝播距離［Ｄ］を長くとることが
できるから、装置をコンパクトなものにしながら
測定精度を高くすることができて有利である。

また、図中［L₃］，［L₄］で示される、一対の
超音波送受波器５，６と各整流板２，３，４の両
端縁までの距離は、流体中の夾雑物等との衝突で
超音波送受波器５，６が損傷を受けることがない
ように、流体に対する夾雑物の混入度に応じて任
意に変更可能である。さらに、特に夾雑物が多く
混入している流路に用いる場合には、第３図に示
すように、櫛目状のスクリーンからなる防絡装置
１３を設けるようにすればよい。なお、この防絡
装置１３は、整流部Ｘに対して着脱自在に構成す
ることも可能である。

次に、この超音波流速計を流路Ｐの一例である
閉管路１７に取り付けた使用形態について説明す
る。

第４図及び第５図に示すように、一端に整流部
Ｘを固定し、他端に信号処理部を内蔵する計測制
御装置１４を固定した枠体１が、シール部材１５
を介して、図中上下方向に移動自在な状態で、取
付枠１６に取り付けられている。そして、この取
付枠１６の下端フランジ１６ａが、管路１７に固
定されたバルブ１８にボルト固定されている。

この実施例の整流部Ｘににおいては、一対の超
音波送受波器５，６は図中下方の整流体３にとも
に設けられている。また、信号伝送用のケーブル
は枠体１に内蔵されている。

流速の測定に際しては、第４図に二点鎖線で示
す状態からバルブ１８を開放して、その状態で枠
体１を取付枠１６に対して相対移動させること
で、整流部Ｘを管路１７内に挿入する。この状態
が第４図及び第５図に示される。図中２１は、整
流部Ｘを管路１７内に挿入するための操作用ハン
ドル兼整流部Ｘの管路１７に対する向きを示す指
示バーである。

また、整流部Ｘに、他の方式による流速計や流
量計を併設することも可能である。第６図及び第
７図に示す実施例は、下側の整流板３の下方に、
電磁流量計１９を設けたものを示している。他の
部分は、第１図及び第２図に示したものと同一で
あるので、同一番号を付すのみで詳しい説明は省
略する。なお、この電磁流量計１９に対するリー
ド線２０は、ケーブル１０に纒められている。

先の実施例では、全ての整流部Ｘを流れ方向の
断面視においてコの字形に形成したものを説明し
た。これに替えて、整流部Ｘは、流れ方向の断面
視においてロの字形であつてもよい。ただし、夾
雑物の混入の多い流路に用いる場合には、先の実
施例のように、整流部Ｘが、流れ方向の上流側と
下流側との他に別の方向に開放されている方がメ
ンテナンス面で有利である。さらに、整流部Ｘと
しては、対向する二枚の整流板２，３がありさえ
すれば、それらを、適当箇所で連結する構成であ
つてもよい。

先の実施例では、上流側に進む超音波と下流側
に進む超音波との伝播時間差から流速を求める時
間差法を用いたものを説明した。流速計の測定原
理としては、その他、パルス的に発振される超音
波のパルスレートの変動を測定するシングアウラ
ンド法や、発振される超音波の周波数の変動を測
定するドツプラー法等、種々のものを用いること
が可能である。

この考案による超音波流速計は、水利設備や排
水設備等における上方が開放された流路や、上下
水道管、油送管、その他、各種流体の給送管等に
おける、流体の流速計測に用いることが可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

図面はこの考案に係る超音波流速計の実施例示
し、第１図は整流部の正面図、第２図は整流部の
側面図、第３図は別の実施例を示す整流部の正面
図、第４図は閉管路における使用状態を示す断面
図、第５図は第４図における−線断面図、第
６図はさらに別の実施例を示す整流部の正面図、
第７図は第６図に示す実施例の整流部の側面図で
ある。１……枠体、２，３……整流板、５，６……超
音波送受波器、Ｆ……流体、Ｐ……流路、Ｘ……
整流部。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】流路Ｐに挿入される枠体１の先端に整流部Ｘ
を設け、この整流部Ｘにより整流された流体Ｆ
の速度を測定するための超音波送受波器５，６
を前記整流部Ｘに設けてある超音波流速計。前記整流部Ｘが前記流体Ｆの流れ方向の断面
視においてコの字形に形成され、前記超音波送
受波器５，６を、この整流部Ｘの対向する一対
の整流板２，３のうちの一方の整流板３又は２
を流速測定用超音波の反射面とする状態で、他
方の整流板２又は３に取り付けてある実用新案
登録請求の範囲第項に記載の超音波流速計。