JPH064274Y2 - 超音波流量計用検出器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は例えば管路内を流れる気体の流量を超音波を用
いて測定する超音波流量計用検出器、特に測定する気体
の流量値の圧力較正を行う圧力センサを複合することに
関するものである。

［従来の技術］ 例えば第４図は従来の超音波流量計用検出器の配置図で
あり、図において、１は圧電振動子を備え超音波の送波
ならびに受波を行う超音波流量計用検出器、２０は測定
する気体の流れる管路、２１は超音波流量計用検出器１
を管路２０へ装着する取付座、２２は管路２０内の気体
の圧力測定を行う圧力センサ、２３は圧力センサ２２を
管路２０へ取付ける圧力センサ用座、２４はケーブル、
２５は端子箱、矢示は気体の流れる方向である。

従来の超音波流量計用検出器は上記のように構成され、
管路２０内の気体の流量測定において、管路２０との交
叉角θを約６０°とし、その管軸を含む面内において管
路２０の両側に相対して取付座２１を配設し、一対の超
音波流量計用検出器１を装着する。一方の超音波流量計
用検出器１より気体中に超音波を送波し、気体中を伝播
した超音波が相対する超音波流量計用検出器１にて受波
される。これら送波及び受波の動作は周期的に交互に切
換えられる。然し、流量測定に際し気体はその状態によ
り各種の性状を示すので測定量の評価に際し、測定量が
統一された標準状態に較正されて行われる。

即ち、流量測定と同時に管路２０内気体の密度、熱膨脹
係数、圧縮係数など流量測定に関連ある物性値を求める
ため、管路２０内の気体の温度ならびに圧力の測定が同
時に行われている。

特に管路２０内の気体の圧力は加圧、脈動ならびに時に
は急撃に変動することがあるので測定量は気体の圧力に
よる較正が行われる。超音波流量計用検出器１と圧力セ
ンサ２２は管路２０への配置によりその変動値の時間応
答に差異が生ずるので、超音波流量計用検出器１の管路
２０への設置位置に近接して圧力センサ用座２３を設
け、圧力センサ２２ならびにケーブル２４を装着して電
源の供給ならびに信号伝送などが行われている。

［考案が解決しようとする問題点］ 上記のような超音波流量計用検出器１では管路２０に関
し相対して配置された取付座２１に１対の超音波流量計
用検出器１を取付け、温度及び圧力が各種の状態にある
気体の流量測定により得られた測定量が評価のため標準
状態の測定量への較正が行われる。そのため管路２０に
圧力センサ用座２３を超音波流量計用検出器１の設置位
置に近接して設け、圧力センサ２２にはその電源の供給
ならびに信号伝送のためのケーブル２４を布設しなけれ
ばならない。

また、超音波流量計用検出器１と圧力センサ２２との設
置位置の相違により、流量信号ならびに圧力信号は気体
の脈動ならびに急撃な圧力変動などによる時間応答に差
異が生じて、測定量の標準状態における較正が正確に行
えないという問題点があった。

この考案はかかる問題点を解決するためになされたもの
で、測定流体としての気体の測定量の標準状態における
較正に際し、圧力センサ２２の管路２０への装着のため
の圧力センサ用座２３の設置や圧力センサ２２へのケー
ブル２４の布設を行うことなく、測定される流量信号と
圧力信号が気体の各種状態に対し同時応答を行う超音波
流量計用検出器を得ることを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ この考案に係る超音波流量計用検出器は、測定流体に接
する前面板を片側電極に備えた圧電振動子を端部に設
け、この電極が電気接続される中空円筒内に、更に圧電
振動子背面を気密状態に保持する隔壁を有する第１中空
円筒部と、測定流体の圧力に感応する圧力センサならび
に圧力センサと圧電振動子とにそれぞれ接続される端子
板を有する第２中空円筒部を備え、第１中空円筒部と第
２中空円筒部を係着しその中空円筒周面に圧力センサへ
測定流体を導入する孔を設けたものである。

［作用］ この考案においては、超音波の送波ならびに受波を行う
前面板を備えた圧電振動子が設けられる中空円筒内に、
測定流体としての気体の圧力を測定する感圧素子と信号
変換器を配置し且つ中空円筒の周面に外部と連通する気
体導入孔を設け、圧電振動子と圧力センサはその電源な
らびに信号の伝送は１本の共用されたケーブルにて行え
るので、圧力センサや管路への圧力センサ用座の設置な
らびにケーブルの布設などが不要となり、圧電振動子と
圧力センサは中空円筒内に複合されて一体構造をなし且
つ同一管路位置に設置されるので、流量信号と圧力信号
の時間応答に差異を生ずることが抑制される。

［実施例］ 本考案の一実施例を添付図面を参照して詳細に説明す
る。第１図はこの考案の一実施例を示す超音波流量計用
検出器のセンサ部の断面図であり、 図において、３はセンサ部、４は第１中空円筒部、５は
超音波の送波及び受波を行い片側の電極が第１中空円筒
部４へ接続される圧電振動子、６は圧電振動子５の片側
の電極に固着され測定流体とのインピーダンス整合を行
う前面板、７は圧電振動子５を気密状態に保持するため
第１中空円筒部４の内周面に固着される絶縁材より成る
隔壁、８は第１中空円筒部４の周面に設けられ外部と連
通して測定流体を導入する孔、９は中心部に貫通孔を有
しその外側に円形状第１接触環が設けられた絶縁材より
成る第１端子板、１０は端子、１１は電気接続用の電
線、１３は両端にねじ部が設けられた第２中空円筒部、
１４は測定流体の圧力に感応する例えば半導体ひずみゲ
ージを利用する感圧素子、１５は感圧素子１４出力を圧
力信号に変換する信号変換器、１６は中央部に感圧素子
１４を固着し端子板９の第１接触環と電気接続される第
２接触環が設けられ第２中空円筒部１３の内周面に固着
される絶縁材より成る取付板、１７は圧電振動子５及び
信号変換器１５の出力信号が接続される端子１０を有す
る第２端子板、１８は内周面に第２中空円筒部１３へ結
合するねじを有する円筒形状の音響遮断材よりなるリン
グ、１９は一方の内周面にリング１８を固着し他方の外
周面にねじ部を設けた中空状のアダプタである。

上記のように構成された超音波流量計用検出器において
は、測定流体の気体と接触する端面に流量測定に用いら
れる前面板６を備えた圧電振動子５を固着し、その背面
が気密状態に保持される第１中空円筒部４と、感圧素子
１４と信号変換器１５とよりなる圧力センサ２２が設け
られた第２中空円筒部１３は、例えばそれぞれのねじに
より結合されてセンサ部３が形成される。第１中空円筒
部４の周面に設けられた孔８を介在して測定流体が円筒
内に導入され、測定流体の圧力に感応する感圧素子１４
出力が信号変換器１５にて変換されて気体の圧力信号が
得られる。同時に圧電振動子５の一方の電極は例えばス
テンレス材の第１中空円筒部４に接続され、更に同一材
質の第２中空円筒部１３の導電路を経て第２端子板１７
の端子１０へ接続される。圧電振動子５の他方の電極は
隔壁７、端子板９、取付板１６の各端子１０と第１及び
第２接触環を経て第２端子板１７の端子１０に接続され
て気体の流量信号が得られる。

第２中空円筒部１３は例えばポリイミドなどを用いた音
響遮断材のリング１８を介在して管路２０と結合される
ので、管路２０と音響遮断され、管路２０を経て伝播さ
れる音響雑音の影響を避けることができる。

第２図はこの考案の他の実施例を示す超音波流量計用検
出器センサ部の断面図であり、第１中空円筒部４と第２
中空円筒部１３との電気接続に用いられる第１接触環が
設けられる端子板９と、第２接触環が設けられる取付板
１６に代わり、隔壁７の端子１９から第２端子板１７の
端子１０への直接電線１１を用いて接続が行われ、感圧
素子１３は第２中空円筒部１３の内周面に固着され、測
定流体の気体を導入する孔８が第２中空円筒部１３の周
面に設けられている。その他の構成は第１図と同一であ
る。

第３図はこの考案による超音波流量計用検出器の外形図
を示し、図において、１，３，８，１９，２４，２５は
上記従来装置と同一であり、２は管路２０へ超音波流量
計用検出器１を固定する取付ねじ、センサ部３内には圧
電振動子５と圧力センサ２２が設けられている。第２箍
端子板１７からの流量及び圧力の各信号はアダプタ１９
に結合される端子箱２５を経てケーブル２４にて送出さ
れる。

本考案により第１中空円筒部４と第２中空円筒部１３が
係着されたセンサ部３内に前面板６を備えた圧電振動子
５と圧力センサ２２が隔壁７を介して配置されているの
で、圧電振動子５は何等その動作を損われることなくセ
ンサ部３の寸法を僅か増加するのみで、円筒周面に設け
られた孔８より測定流体の気体が導入されて、流量測定
と共に圧力測定が管路２０の同一位置にて行えるので同
時応答が得られて、標準状態への流量値の較正の精度が
向上し、ケーブル２４も流量測定と圧力測定に共用され
て超音波流量測定における機器構成が著しく簡易化され
る。超音波流量計用検出器１は空気や各種の燃料ガスが
適用できる。

上記のとおり、圧力センサ２２を別に設置するための圧
力センサ用座２３ならびにケーブル２４の布設が不要と
なるので、機器のコスト低減ならびに装備の効率化に貢
献できる。

［考案の効果］ この考案は以上説明したとおり、第１中空円筒部内へ前
面板を備えた圧電振動子とその気密状態の保持のため隔
壁を設け、第２中空円筒部内へ感圧素子と信号変換器よ
り成る圧力センサを設けて、第１中空円筒部と第２中空
円筒部を結合しその周面に測定流体を導入する孔を設け
る簡単な構造により、 流量測定用の圧電振動子と圧力測定用の圧力センサが共
に第１及び第２中空円筒部内に配置され、両円筒部を結
合して出力端子より流量信号と圧力信号が得られるの
で、超音波流量計用検出器の一対の取付座を管路に設
け、流量及び圧力の両信号を伝送するケーブルを布設す
るのみで、他に圧力センサや管路への圧力センサ用座の
設置ならびにケーブルの布設が不要となり超音波流量測
定における機器構成が著しく簡易化されその装備も簡単
になるので、機器コスト及び装備コストが著しく低減で
きる。

更に、流量測定と圧力測定が管路の同一位置にて同時に
行えるので、流体の圧力、脈動ならびに急撃な圧力変動
にも両信号の同時性が確保され、流量値の標準状態への
較正が精度良く行えるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例を示す超音波流量計用検出
器センサ部の断面図、第２図はこの考案の他の実施例を
示す超音波流量計用検出器センサ部の断面図、第３図は
この考案による超音波流量計用検出器の外形図、第４図
は従来の超音波流量計用検出器の配置図である。 図において、１は超音波流量計用検出器、２は取付ね
じ、３はセンサ部、４は第１中空円筒部、５は圧電振動
子、６は前面板、７は隔壁、８は孔、９は第１端子板、
１０は端子、１１は電線、１３は第２中空円筒部、１４
は感圧素子、１５は信号変換器、１６は取付板、１７は
第２端子板、１８はリング、１９はアダプタ、２２は圧
力センサである。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】測定流体に接する前面板を片側電極に備え
   た圧電振動子を端部に設け該電極が電気接続される中空
   円筒と、該中空円筒の他端は音響遮断を行うリングを介
   在して管路に設けられた取付座へ装着される超音波流量
   計用検出器において、 該圧電振動子背面を気密状態に保持する隔壁を有する第
   １中空円筒部と、測定流体の圧力に感応する圧力センサ
   ならびに該圧力センサと該圧電振動子とに接続される端
   子板を有する第２中空円筒部とを具備し、該第１中空円
   筒部と該第２中空円筒部を係着し該圧力センサへ測定流
   体を導入する孔を該中空円筒周面に設けた超音波流量計
   用検出器。