JPH07190815A - 流量計 - Google Patents
流量計Info
- Publication number
- JPH07190815A JPH07190815A JP5348562A JP34856293A JPH07190815A JP H07190815 A JPH07190815 A JP H07190815A JP 5348562 A JP5348562 A JP 5348562A JP 34856293 A JP34856293 A JP 34856293A JP H07190815 A JPH07190815 A JP H07190815A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ultrasonic
- fluid
- flow rate
- hole
- vortex generator
- Prior art date
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 広範囲にわたる流量測定を行なうことができ
る流量計を提供する。 【構成】 超音波送信器15及び超音波受信器16を進退さ
せる位置調整手段８を設けた。位置調整手段８を作動し
て超音波送信器15及び超音波受信器16を移動して両者の
対向距離を調整することにより、この対向距離に比例す
る超音波が受ける変調量を変えて感度を調整できるの
で、同一レンジで広範囲にわたって精度高い流量計測を
行なうことができる。
る流量計を提供する。 【構成】 超音波送信器15及び超音波受信器16を進退さ
せる位置調整手段８を設けた。位置調整手段８を作動し
て超音波送信器15及び超音波受信器16を移動して両者の
対向距離を調整することにより、この対向距離に比例す
る超音波が受ける変調量を変えて感度を調整できるの
で、同一レンジで広範囲にわたって精度高い流量計測を
行なうことができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、超音波を用いた流量計
に関する。
に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、超音波を用いた流量計の一例とし
て、液体を通す管路と、この管路中に設けて下流側にカ
ルマン渦を発生させる渦発生体と、液体中に超音波を放
射する超音波送信器と、この超音波送信器からの超音波
を液体中のカルマン渦を通して受信する超音波受信器
と、この超音波受信器からの信号に基づいて流量に比例
した流量信号を出力する演算回路とを備えた流量計があ
る。この流量計は、カルマン渦による超音波の周波数変
調度合いが流量に比例することを利用し、液体中に超音
波を放射し、カルマン渦から受けた周波数変調を演算回
路で復調してカルマン渦の発生数を検出しこのカルマン
渦の発生数に基づいて液体の流速、ひいては流量を計測
している。
て、液体を通す管路と、この管路中に設けて下流側にカ
ルマン渦を発生させる渦発生体と、液体中に超音波を放
射する超音波送信器と、この超音波送信器からの超音波
を液体中のカルマン渦を通して受信する超音波受信器
と、この超音波受信器からの信号に基づいて流量に比例
した流量信号を出力する演算回路とを備えた流量計があ
る。この流量計は、カルマン渦による超音波の周波数変
調度合いが流量に比例することを利用し、液体中に超音
波を放射し、カルマン渦から受けた周波数変調を演算回
路で復調してカルマン渦の発生数を検出しこのカルマン
渦の発生数に基づいて液体の流速、ひいては流量を計測
している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、流量計で
は、精度高い流量計測を広範囲にわたって実施すること
が望まれている。しかしながら、上述した従来技術で
は、計測可能な流量範囲が装置組立により一義的に定ま
り、広範囲にわたる流量測定を行なうには制約があっ
た。
は、精度高い流量計測を広範囲にわたって実施すること
が望まれている。しかしながら、上述した従来技術で
は、計測可能な流量範囲が装置組立により一義的に定ま
り、広範囲にわたる流量測定を行なうには制約があっ
た。
【０００４】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、広範囲にわたる流量測定を行なうことができる流量
計を提供することを目的とする。
で、広範囲にわたる流量測定を行なうことができる流量
計を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、流体が流通する管内に、該管を横切るよ
うに略筒状の渦発生体を設け、該渦発生体における前記
流体の流れに直交する側の両側壁に、斜めに対向するよ
うに互いに長手方向に離間させて一対の孔を形成し、該
渦発生体の内部空間における前記一対の孔の間の部分を
通して超音波の送受信を行う超音波送、受信器を相対的
に変位可能に設けたことを特徴とする。
成するために、流体が流通する管内に、該管を横切るよ
うに略筒状の渦発生体を設け、該渦発生体における前記
流体の流れに直交する側の両側壁に、斜めに対向するよ
うに互いに長手方向に離間させて一対の孔を形成し、該
渦発生体の内部空間における前記一対の孔の間の部分を
通して超音波の送受信を行う超音波送、受信器を相対的
に変位可能に設けたことを特徴とする。
【０００６】
【作用】このような構成とすれば、流体の流量が少ない
場合、超音波送信器または超音波受信器を相手側から離
す方向に移動して両者の対向距離を大きくすると、対向
距離に比例する、超音波が受ける変調量が大きくなって
感度が高いものになり、小流量に対して精度高い流量測
定を図ることができる。また、流体の流量が多い場合に
は、超音波送信器または前記超音波受信器を相手側に近
づく方向に移動して両者の対向距離を小さくすると、超
音波が受ける変調量が小さくなって感度が低くなって同
一レンジで大流量に対して精度高い流量測定を図ること
ができる。
場合、超音波送信器または超音波受信器を相手側から離
す方向に移動して両者の対向距離を大きくすると、対向
距離に比例する、超音波が受ける変調量が大きくなって
感度が高いものになり、小流量に対して精度高い流量測
定を図ることができる。また、流体の流量が多い場合に
は、超音波送信器または前記超音波受信器を相手側に近
づく方向に移動して両者の対向距離を小さくすると、超
音波が受ける変調量が小さくなって感度が低くなって同
一レンジで大流量に対して精度高い流量測定を図ること
ができる。
【０００７】
【実施例】本発明の第１実施例の流量計を図１ないし図
４に基づいて説明する。図において、ガス等の流体Ｓを
通す管路１の途中には、直径方向に相対向して一対の孔
（以下、第１、第２の管側孔という。）2a，2bが形成さ
れている。管路１には、略五角形の筒状の渦発生体３
が、第１、第２の管側孔2a，2bを形成した部分（以下、
第１、第２の孔形成部という。）4a，4bに架橋するよう
にして設けられている。渦発生体３は、流体Ｓを受ける
ことにより、管路１内における流体Ｓの流れに対し右側
の部分（以下、管路右側空間部という。）Ｒ、左側部分
（以下、管路左側空間部という。）Ｌに流速に応じた所
定の周期で交互にカルマン渦５を発生させるようになっ
ている。渦発生体３に形成された軸方向に伸びる貫通孔
（以下、渦発生体側貫通孔という。）６の開口部は、第
１、第２の管側孔2a，2bに位置対応したものになってい
る。
４に基づいて説明する。図において、ガス等の流体Ｓを
通す管路１の途中には、直径方向に相対向して一対の孔
（以下、第１、第２の管側孔という。）2a，2bが形成さ
れている。管路１には、略五角形の筒状の渦発生体３
が、第１、第２の管側孔2a，2bを形成した部分（以下、
第１、第２の孔形成部という。）4a，4bに架橋するよう
にして設けられている。渦発生体３は、流体Ｓを受ける
ことにより、管路１内における流体Ｓの流れに対し右側
の部分（以下、管路右側空間部という。）Ｒ、左側部分
（以下、管路左側空間部という。）Ｌに流速に応じた所
定の周期で交互にカルマン渦５を発生させるようになっ
ている。渦発生体３に形成された軸方向に伸びる貫通孔
（以下、渦発生体側貫通孔という。）６の開口部は、第
１、第２の管側孔2a，2bに位置対応したものになってい
る。
【０００８】渦発生体３には、管路左側空間部Ｌ、管路
右側空間部Ｒにそれぞれ開口する２つの圧力導入通路7
A，7Bが渦発生体側貫通孔６に連通して設けられてい
る。管路１内を流体Ｓが流れて上述したように渦発生体
３によりカルマン渦５が発生すると、管路左側空間部Ｌ
又は管路右側空間部Ｒのうちカルマン渦５が発生した方
の圧力が他方に比して小さくなる。このため、管路左側
空間部Ｌ及び管路右側空間部Ｒの両者間に圧力差が生
じ、渦発生体側貫通孔６内を流体Ｓが流れる。この場
合、カルマン渦５は、管路左側空間部Ｌ又は管路右側空
間部Ｒに流速に応じた所定の周期で発生するので、渦発
生体側貫通孔６内の流体Ｓの流れ方向は、カルマン渦５
の周期、ひいては流量に比例する周期で交互に変わるこ
とになる。
右側空間部Ｒにそれぞれ開口する２つの圧力導入通路7
A，7Bが渦発生体側貫通孔６に連通して設けられてい
る。管路１内を流体Ｓが流れて上述したように渦発生体
３によりカルマン渦５が発生すると、管路左側空間部Ｌ
又は管路右側空間部Ｒのうちカルマン渦５が発生した方
の圧力が他方に比して小さくなる。このため、管路左側
空間部Ｌ及び管路右側空間部Ｒの両者間に圧力差が生
じ、渦発生体側貫通孔６内を流体Ｓが流れる。この場
合、カルマン渦５は、管路左側空間部Ｌ又は管路右側空
間部Ｒに流速に応じた所定の周期で発生するので、渦発
生体側貫通孔６内の流体Ｓの流れ方向は、カルマン渦５
の周期、ひいては流量に比例する周期で交互に変わるこ
とになる。
【０００９】管路１の第１、第２の孔形成部4a，4bの外
周部にはそれぞれ位置調整手段８の一部を成す基台部９
が取り付けられている。基台部９には貫通孔（以下、基
台側貫通孔という。）10が形成されており、第１の管側
孔2aまたは第２の管側孔2bを通して渦発生体側貫通孔６
に連通するようになっている。基台部９には、図示しな
い挿入量調整回路に接続したステップモータ11及びステ
ップモータ11に駆動されるピニオン12が設けられてい
る。基台側貫通孔10にはピニオン12に螺合するラック13
を有する軸部材14が進退動可能に収納されており、その
先端は渦発生体側貫通孔６に伸びている。
周部にはそれぞれ位置調整手段８の一部を成す基台部９
が取り付けられている。基台部９には貫通孔（以下、基
台側貫通孔という。）10が形成されており、第１の管側
孔2aまたは第２の管側孔2bを通して渦発生体側貫通孔６
に連通するようになっている。基台部９には、図示しな
い挿入量調整回路に接続したステップモータ11及びステ
ップモータ11に駆動されるピニオン12が設けられてい
る。基台側貫通孔10にはピニオン12に螺合するラック13
を有する軸部材14が進退動可能に収納されており、その
先端は渦発生体側貫通孔６に伸びている。
【００１０】第１の孔形成部4aに対応して設けられる位
置調整手段８の軸部材14の先端には、超音波を放射する
超音波送信器15が保持され、また、第２の孔形成部4bに
対応して設けられる位置調整手段８の軸部材14の先端に
は、超音波送信器15からの超音波を流体Ｓを通して受信
する超音波受信器16が保持されており、両者は対向した
ものになっている。上述したようにカルマン渦５の発生
に伴って渦発生体側貫通孔６内の流体Ｓが動揺すること
により、超音波送信器15から放射される超音波は、カル
マン渦５の交番的な生成に同期して正弦波的に生じる変
調を受けることになる。この超音波が受ける変調量は、
流体Ｓの動揺している区間の超音波伝播距離に比例する
関係になっている。
置調整手段８の軸部材14の先端には、超音波を放射する
超音波送信器15が保持され、また、第２の孔形成部4bに
対応して設けられる位置調整手段８の軸部材14の先端に
は、超音波送信器15からの超音波を流体Ｓを通して受信
する超音波受信器16が保持されており、両者は対向した
ものになっている。上述したようにカルマン渦５の発生
に伴って渦発生体側貫通孔６内の流体Ｓが動揺すること
により、超音波送信器15から放射される超音波は、カル
マン渦５の交番的な生成に同期して正弦波的に生じる変
調を受けることになる。この超音波が受ける変調量は、
流体Ｓの動揺している区間の超音波伝播距離に比例する
関係になっている。
【００１１】超音波送信器15及び超音波受信器16に接続
して演算回路（図示省略）が設けられており、超音波送
信器15からの超音波が受けた変調の変化周波数を計測す
ることにより流体Ｓの流量を求めるようにしている。
して演算回路（図示省略）が設けられており、超音波送
信器15からの超音波が受けた変調の変化周波数を計測す
ることにより流体Ｓの流量を求めるようにしている。
【００１２】このように構成された流量計では、流体Ｓ
の流量が少ない場合、すなわち渦発生体側貫通孔６内の
流体Ｓの動揺が小さい場合、挿入量調整回路の信号によ
りステップモータ11を回転して軸部材14を後退させ、超
音波送信器15、超音波受信器16の挿入量を小さくして両
者の対向距離を大きくする。すると超音波が受ける変調
量が、流体Ｓの動揺している区間の超音波伝播距離に比
例する関係になっていることにより、超音波の受ける変
調量が大きくなって感度が高いものになり、精度高い流
量測定を図ることができる。従来の超音波流量計では、
流体の流速が遅い（流量が少ない）と、超音波が流体に
より受ける変調量が少なくて十分な感度を得られないこ
とがあったが、上述したように超音波送信器15、超音波
受信器16の対向距離を大きくすることにより感度を向上
して精度高い計測を図れ、従来の超音波流量計が有する
上述した問題点を解決できることになる。
の流量が少ない場合、すなわち渦発生体側貫通孔６内の
流体Ｓの動揺が小さい場合、挿入量調整回路の信号によ
りステップモータ11を回転して軸部材14を後退させ、超
音波送信器15、超音波受信器16の挿入量を小さくして両
者の対向距離を大きくする。すると超音波が受ける変調
量が、流体Ｓの動揺している区間の超音波伝播距離に比
例する関係になっていることにより、超音波の受ける変
調量が大きくなって感度が高いものになり、精度高い流
量測定を図ることができる。従来の超音波流量計では、
流体の流速が遅い（流量が少ない）と、超音波が流体に
より受ける変調量が少なくて十分な感度を得られないこ
とがあったが、上述したように超音波送信器15、超音波
受信器16の対向距離を大きくすることにより感度を向上
して精度高い計測を図れ、従来の超音波流量計が有する
上述した問題点を解決できることになる。
【００１３】また、流体Ｓの流量が多い場合には、超音
波送信器15、超音波受信器16の挿入量を大きくして両者
の対向距離を小さくして超音波の受ける変調量を小さ
く、ひいては感度を低くして同一レンジで小流量に対し
て精度高い流量測定を行なう。このように超音波送信器
15、超音波受信器16の挿入量を制御して渦発生体側貫通
孔６内の流体Ｓが動揺する区間の距離を調整することに
より、広範囲にわたる流量に対して正確かつ安定して超
音波の変調量、ひいては流体Ｓの流量を計測できること
になる。
波送信器15、超音波受信器16の挿入量を大きくして両者
の対向距離を小さくして超音波の受ける変調量を小さ
く、ひいては感度を低くして同一レンジで小流量に対し
て精度高い流量測定を行なう。このように超音波送信器
15、超音波受信器16の挿入量を制御して渦発生体側貫通
孔６内の流体Ｓが動揺する区間の距離を調整することに
より、広範囲にわたる流量に対して正確かつ安定して超
音波の変調量、ひいては流体Ｓの流量を計測できること
になる。
【００１４】従来の超音波流量計では、流体がガスであ
ると、超音波がカルマン渦のみならず小さな乱流の影響
を受けて変調されるので、精度高い流量計測が疎外され
る虞があったが、本実施例では、カルマン渦５の発生で
管路左側空間部Ｌ及び管路右側空間部Ｒの間に生じた圧
力差により渦発生体側貫通孔６内を流体Ｓがカルマン渦
５の周期に対応して流れの方向を変えることに基づいて
流量を計測しているので、乱流の影響を受けることがな
く、ひいては計測精度を向上でき仮に流体がガスであっ
てもその流量を精度高く計測できるようにしている。
ると、超音波がカルマン渦のみならず小さな乱流の影響
を受けて変調されるので、精度高い流量計測が疎外され
る虞があったが、本実施例では、カルマン渦５の発生で
管路左側空間部Ｌ及び管路右側空間部Ｒの間に生じた圧
力差により渦発生体側貫通孔６内を流体Ｓがカルマン渦
５の周期に対応して流れの方向を変えることに基づいて
流量を計測しているので、乱流の影響を受けることがな
く、ひいては計測精度を向上でき仮に流体がガスであっ
てもその流量を精度高く計測できるようにしている。
【００１５】渦発生体側貫通孔６内で超音波送信器15及
び超音波受信器16の超音波の送受信を行なうので、超音
波の伝播方向と流体Ｓの動揺する方向が等しいものとな
る。このため超音波の受ける変調成分のほぼ全てが流体
Ｓの動揺によって生じる、即ちカルマン渦５の生成に起
因する流体Ｓの動揺以外の成分による超音波の変調はほ
とんどないこととなり、復調して得られる渦信号はＳ／
Ｎ比の高いものとなる。
び超音波受信器16の超音波の送受信を行なうので、超音
波の伝播方向と流体Ｓの動揺する方向が等しいものとな
る。このため超音波の受ける変調成分のほぼ全てが流体
Ｓの動揺によって生じる、即ちカルマン渦５の生成に起
因する流体Ｓの動揺以外の成分による超音波の変調はほ
とんどないこととなり、復調して得られる渦信号はＳ／
Ｎ比の高いものとなる。
【００１６】次に本発明の第２実施例を図５に基づき、
図２を参照して説明する。この第２実施例は、第１実施
例に比して、位置調整手段８に代わる位置調整手段20を
設けたことが異なっており、この異なった部材及び部分
を主体にして以下に説明する。
図２を参照して説明する。この第２実施例は、第１実施
例に比して、位置調整手段８に代わる位置調整手段20を
設けたことが異なっており、この異なった部材及び部分
を主体にして以下に説明する。
【００１７】この位置調整手段20は、管路１の第１、第
２の孔形成部4a，4b（図２参照）にそれぞれ対応して一
対設けられている。位置調整手段20は、第１の孔形成部
4aまたは第２の孔形成部4bの外周部に取り付けられる基
台部21を有している。基台部21には雌ねじ22を有する貫
通孔（以下、基台側貫通孔という。）23が形成されてお
り、この基台側貫通孔23は第１の管側孔2aまたは第２の
管側孔2b（図２参照）を通して渦発生体側貫通孔６に連
通するようになっている。基台側貫通孔23には、雌ねじ
22に螺合して進退するボルト24が挿入されている。この
ボルト24は基台部21との間に介装されるロック用ナット
25によりロックされて位置決めされるようになってい
る。第１の孔形成部4aに対応して設けられるボルト24の
先端には超音波送信器15が保持されており、第２の孔形
成部4bに対応して設けられるボルト24の先端には超音波
受信器16が保持されている。
２の孔形成部4a，4b（図２参照）にそれぞれ対応して一
対設けられている。位置調整手段20は、第１の孔形成部
4aまたは第２の孔形成部4bの外周部に取り付けられる基
台部21を有している。基台部21には雌ねじ22を有する貫
通孔（以下、基台側貫通孔という。）23が形成されてお
り、この基台側貫通孔23は第１の管側孔2aまたは第２の
管側孔2b（図２参照）を通して渦発生体側貫通孔６に連
通するようになっている。基台側貫通孔23には、雌ねじ
22に螺合して進退するボルト24が挿入されている。この
ボルト24は基台部21との間に介装されるロック用ナット
25によりロックされて位置決めされるようになってい
る。第１の孔形成部4aに対応して設けられるボルト24の
先端には超音波送信器15が保持されており、第２の孔形
成部4bに対応して設けられるボルト24の先端には超音波
受信器16が保持されている。
【００１８】この流量計では、ボルト24及びロック用ナ
ット25を操作することにより超音波送信器15及び超音波
受信器16の挿入量を調整し、流体Ｓの流量に応じた流体
Ｓの動揺に基づく超音波の変調量を計測し、上述した第
１実施例と同様に広範囲にわたる流量計測を行なえるこ
とになる。
ット25を操作することにより超音波送信器15及び超音波
受信器16の挿入量を調整し、流体Ｓの流量に応じた流体
Ｓの動揺に基づく超音波の変調量を計測し、上述した第
１実施例と同様に広範囲にわたる流量計測を行なえるこ
とになる。
【００１９】上述した実施例では、超音波送信器15及び
超音波受信器16の両者の位置を調整するようにした場合
を例にしたが、本発明はこれに限定されるものではな
く、いずれか一方の位置を調整するように構成してもよ
い。
超音波受信器16の両者の位置を調整するようにした場合
を例にしたが、本発明はこれに限定されるものではな
く、いずれか一方の位置を調整するように構成してもよ
い。
【００２０】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
た流量計であるから、超音波送信器または超音波受信器
を相対的に移動して両者の対向距離を調整することによ
り、この対向距離に比例する、超音波が受ける変調量を
変えて感度を調整できるので、同一レンジで広範囲にわ
たって精度高い流量計測を行なうことができる。
た流量計であるから、超音波送信器または超音波受信器
を相対的に移動して両者の対向距離を調整することによ
り、この対向距離に比例する、超音波が受ける変調量を
変えて感度を調整できるので、同一レンジで広範囲にわ
たって精度高い流量計測を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例の流量計を示す断面図であ
る。
る。
【図２】同流量計を示す正面図である。
【図３】図２のIII 矢視の断面図である。
【図４】図２のIV矢視の断面図である。
【図５】本発明の第２実施例を示す断面図である。
【符号の説明】 １ 管路 7A，7B 圧力導入通路 ６ 渦発生体側貫通孔 ８ 位置調整手段 15 超音波送信器 16 超音波受信器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 千 敦朗 大阪市中央区平野町四丁目１番２号 大阪 瓦斯株式会社内 (72)発明者 稲田 豊 神奈川県川崎市川崎区富士見１丁目６番３ 号 トキコ株式会社内 (72)発明者 吉倉 博史 神奈川県川崎市川崎区富士見１丁目６番３ 号 トキコ株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】 流体が流通する管内に、該管を横切るよ
うに略筒状の渦発生体を設け、該渦発生体における前記
流体の流れに直交する側の両側壁に、斜めに対向するよ
うに互いに長手方向に離間させて一対の孔を形成し、該
渦発生体の内部空間における前記一対の孔の間の部分を
通して超音波の送受信を行う超音波送、受信器を相対的
に変位可能に設けたことを特徴とする流量計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5348562A JPH07190815A (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | 流量計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5348562A JPH07190815A (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | 流量計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07190815A true JPH07190815A (ja) | 1995-07-28 |
Family
ID=18397858
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5348562A Pending JPH07190815A (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | 流量計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07190815A (ja) |
-
1993
- 1993-12-27 JP JP5348562A patent/JPH07190815A/ja active Pending
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