JPH08201357A

JPH08201357A - 超音波濃度計

Info

Publication number: JPH08201357A
Application number: JP7031733A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Takahashi; 祐一高橋
Original assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Current assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Priority date: 1995-01-27
Filing date: 1995-01-27
Publication date: 1996-08-09

Abstract

(57)【要約】【目的】超音波素子で受信される超音波が微弱となる
ことを改善し、流動する被測定流体の濃度を測定するこ
とができる超音波濃度計を提供する。【構成】超音波濃度計は、超音波を発信及び受信する
超音波素子１と、前記超音波を伝播させる測定室３と、
測定室３に通じる流体入口４及び流体出口５が設けられ
た本体８と、を有する。そして、本体８は略測定室３の
長さＬを半径とする反射面10を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、超音波を利用して流体
の濃度を測定する超音波濃度計に関する。

【０００２】

【従来の技術】超音波が流体中を伝播する速度（Ｖ）
は、その流体の温度（Ｔ）及び濃度（Ｄ）によって変化
することが知られており、例えば特開平２−１９８３５
７号公報に示されているように、流体の濃度は「Ｄ＝ｆ
（Ｖ，Ｔ）」の式で表すことができる。従って、流体の
温度（Ｔ）と流体中を伝わる超音波の伝播速度（Ｖ）と
を計測することにより流体の濃度（Ｄ）を測定すること
ができる。前記公報に開示された濃度計は、超音波素子
から発信された超音波を反射板で反射させて、再び超音
波素子により受信し、この発信から受信されるまでの時
間を計測することにより、被測定流体である混合気体中
を伝播する超音波の伝播速度（Ｖ）を求め、この伝播速
度（Ｖ）及び別に設けられた温度センサにより計測され
た温度（Ｔ）から混合気体の濃度（Ｄ）を測定するもの
である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、流動す
る被測定流体の時々刻々変化する濃度を測定することは
困難であった。即ち、図５を用いて説明すると、超音波
素子１に埋設された超音波振動子２から発信された超音
波を伝播させる測定室３の被測定流体は静止しているこ
とが理想であるが、流動する被測定流体の濃度を測定す
るには、流体入口４及び流体出口５を設け、測定室３の
被測定流体を入換える必要があり、流体入口４付近での
流速が比較的大きい場合、被測定流体が測定室３に流入
するときに乱流が起こりやすく、その乱流によって測定
室３を伝播する超音波が干渉し、超音波素子１で受信さ
れる超音波が微弱となりやすいという問題を有してい
た。

【０００４】本発明は、超音波素子で受信される超音波
が微弱となることを防ぎ、流動する被測定流体の濃度を
測定することができる超音波濃度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、前記課題を解
決するため、超音波を発信及び受信する超音波素子と、
前記超音波を伝播させる測定室と、前記測定室に通じる
流体入口及び流体出口が設けられ略前記測定室の長さを
半径とする反射面を有する本体と、からなるものであ
る。

【０００６】また、本発明は、超音波を発信及び受信す
る超音波素子と、前記超音波素子を設ける開口端を有し
被測定流体の流入孔及び流出孔が形成された筒状部材
と、前記筒状部材の内部に形成され前記超音波を伝播さ
せる測定室と、前記筒状部材を収納する空洞部を有し流
体入口及び流体出口が設けられた本体と、前記筒状部材
の周囲に形成され前記流体入口と前記流体出口とを連通
させる隙間部と、からなるものである。

【０００７】また、本発明は、前記流体入口の反対側に
前記流入孔を形成したものである。

【０００８】また、本発明は、前記筒状部材が略前記測
定室の長さを半径とする反射面を有するものである。

【０００９】

【作用】反射面で反射された超音波を超音波素子に集め
ることができ、超音波素子に受信される超音波が微弱と
なることを抑制することができる。

【００１０】また、隙間部を設けることにより、流体入
口から入った被測定流体の一部を測定室に流入させるこ
となく流体出口から排出することができ、測定室内の被
測定流体の乱流を緩和することにより、超音波素子で受
信される超音波が微弱となることを改善することができ
る。

【００１１】また、流入孔を流体入口の反対側に設ける
ことにより、流体入口から入った被測定流体は筒状部材
の周囲を周り込んで流入孔から測定室に流入するため、
被測定流体が測定室に急激に流入することがなく、更に
測定室内の被測定流体の乱流を緩和することができ、超
音波素子で受信される超音波が微弱となることを改善す
ることができる。

【００１２】また、略測定室の長さを半径とする反射面
を設けることにより、反射面で反射された超音波を超音
波素子に集めることができ、更に超音波素子で受信され
る超音波が微弱となることを改善することができる。

【００１３】

【実施例】以下、図面を用いて本発明の一実施例を説明
する。図１は第１実施例を示す断面図であり、理解を容
易とするため従来例と同一の個所には同一の符号を付し
て説明する。

【００１４】１は超音波素子であり、後述する測定室に
超音波を発信する。超音波素子１はケース６に超音波振
動子２が封止剤７により封止され形成されている。８は
本体であり、この本体８の開口部９に超音波素子１を設
ける。また、本体８の内部には長さＬの測定室３が形成
される。４，５は夫々測定室３に通じる流体入口及び流
体出口であり、被測定流体である炭化水素ガスと空気の
混合気体（以下、混合気体と記す）は、流体入口４から
測定室３に入り、流体出口５から排出される。10は反射
面であり、超音波素子１から発信された超音波は反射面
10で反射され、再び超音波素子１によって受信される。
反射面10は略測定室の長さＬを半径とする球面となって
いる。そして、流体入口４には温度を計測するサーミス
タ（図示しない）が設けられており、混合気体の温度
（Ｔ）を計測する。

【００１５】超音波素子１から発信された超音波は測定
室３の混合気体中を伝播し、反射面10によって反射さ
れ、再び超音波素子１により受信される。このとき、超
音波は測定室３の長さＬの２倍の距離を伝播することと
なる。従って、超音波の伝播速度（Ｖ）は、「Ｖ＝２Ｌ
／ｔ」の式により求めることができる。ただし、ｔは超
音波が発信されてから受信されるまでの時間である。

【００１６】混合気の濃度(Ｄ)は、公知のように、「Ｄ
＝ｆ（Ｖ，Ｔ）＝Ｋ・Ｒ・Ｔ／Ｖ²」の式で表され、上
述のように求めた伝播速度（Ｖ）と温度（Ｔ）とにより
混合気体の濃度（Ｄ）を測定することができる。ただ
し、Ｋは比熱比，Ｒは気体定数である。

【００１７】本実施例によれば、混合気体の流量が比較
的大きいときに測定室３に混合気体の乱流が発生して
も、反射面10は略測定室３の長さＬを半径とする球面と
なっているので、反射面10で反射された超音波を超音波
素子１に集めることができ、超音波素子１で受信される
超音波が微弱となることを抑制することができ、流動す
る混合気体の濃度を測定することができる。

【００１８】図２乃至図４は第２実施例を示す図であ
り、図２は斜視図、図３は断面図、図４は要部断面図で
ある。上述の第１実施例と同一の個所には同一の符号を
付し、その詳細な説明を省略する。

【００１９】11は筒状部材であり、この筒状部材11の開
口端12には超音波素子１が設けられる。筒状部材11の内
部は測定室３となっており、筒状部材11にはスリット形
状の流入孔13及び円形状の流出孔14が形成されている。
また、筒状部材11は反射面10を有しており、この反射面
10は略測定室３の長さＬを半径とする球面となってい
る。８は本体であり、その円筒形の空洞部15に筒状部材
11が収納される。また、本体８には流体入口４及び流体
出口５が設けられている。

【００２０】本体８の空洞部15の内径は筒状部材11より
も若干大きくなっており、本体８の空洞部15に筒状部材
11を収納すると、筒状部材11の周囲には隙間部16が形成
される。この隙間部16は本体８の流体入口４と筒状部材
11の流入孔13とを連通させる混合気体の流路となり、ま
た、隙間部16は流体入口４と流体出口５とを連通させる
流路となる。筒状部材11の流入孔13は流体入口４の反対
側に設けられており、流出孔14は流体出口５に対向して
設けられている。

【００２１】次に、混合気体の流れについて詳述する。
流体入口４から入った混合気体は、先ず隙間部16に流れ
込み、流入孔13より測定室３に流入し、流出孔14から流
出し、流体出口５から排出される。一方、流体入口４か
ら入った混合気体の一部は流入孔13から測定室３に流入
することなく流体出口５から排出されることとなる。即
ち、隙間部16は混合気体を測定室３に流入させることな
く排出するバイパス流路となる。

【００２２】本実施例によれば、筒状部材11の外側に形
成された隙間部16は流体入口４から入った混合気体を測
定室３に流入させることなく流体出口５から排出するこ
とができるバイパス流路となり、流入孔13から測定室３
に流入する流量を制限することができ、測定室３内の混
合気体の乱流を緩和でき、超音波素子１で受信される超
音波が微弱となることを抑制し、流動する混合気体の濃
度を測定することができる。

【００２３】なお、筒状部材11に形成される流入孔13
は、円形状とし本体８の流体入口４に対向させて設けて
も良いことは言うまでもないが、本実施例の如く流入孔
13を流体入口４の反対側に設ければ、図４に示す要部断
面図から分かるように、流体入口４から入った混合気体
は筒状部材11の周囲を周り込んで流入孔13から測定室３
に流入するため、混合気体が測定室３に急激に流入する
ことがなく、更に測定室３内の混合気体の乱流を緩和す
ることができる。

【００２４】また、流入孔13は、本実施例の如くスリッ
ト形状にすることが望ましく、良好に測定室３の混合気
体を入換えることができる。

【００２５】

【発明の効果】本発明は、超音波を発信及び受信する超
音波素子と、前記超音波を伝播させる測定室と、前記測
定室に通じる流体入口及び流体出口が設けられ略前記測
定室の長さを半径とする反射面を有する本体と、からな
るものであり、反射面で反射された超音波を超音波素子
に集めることができ、超音波素子で受信される超音波が
微弱となることを抑制することができる。

【００２６】また、本発明は、超音波を発信及び受信す
る超音波素子と、前記超音波素子を設ける開口端を有し
被測定流体の流入孔及び流出孔が形成された筒状部材
と、前記筒状部材の内部に形成され前記超音波を伝播さ
せる測定室と、前記筒状部材を収納する空洞部を有し流
体入口及び流体出口が設けられた本体と、前記筒状部材
の周囲に形成され前記流体入口と前記流体出口とを連通
させる隙間部と、からなるものであり、流体入口から入
った被測定流体の一部を測定室に流入させることなく流
体出口から排出することができ、測定室内の被測定流体
の乱流を緩和することにより、超音波素子で受信される
超音波が微弱となることを改善することができ、流動す
る流体の濃度を測定することができる。

【００２７】また、本発明は、前記流体入口の反対側に
前記流入孔を形成したものであり、流体入口から入った
被測定流体は筒状部材の周囲を周り込んで流入孔から測
定室に流入するため、被測定流体が測定室に急激に流入
することがなく、更に測定室内の被測定流体の乱流を緩
和することができ、超音波素子で受信される超音波が微
弱となることを改善することができる。

【００２８】また、本発明は、前記筒状部材が略前記測
定室の長さを半径とする反射面を有するものであり、反
射面で反射された超音波を超音波素子に集めることがで
き、更に超音波素子で受信される超音波が微弱となるこ
とを改善することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す断面図。

【図２】本発明の第２実施例を示す斜視図。

【図３】上記実施例の断面図。

【図４】上記実施例の要部断面図。

【図５】従来例を示す断面図。

【符号の説明】

１超音波素子３測定室４流体入口５流体出口８本体 10 反射面 11 筒状部材 12 開口部 13 流入孔 14 流出孔 15 空洞部 16 隙間部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】超音波を発信及び受信する超音波素子
と、前記超音波を伝播させる測定室と、前記測定室に通
じる流体入口及び流体出口が設けられ略前記測定室の長
さを半径とする反射面を有する本体と、からなることを
特徴とする超音波濃度計。
【請求項２】超音波を発信及び受信する超音波素子
と、前記超音波素子を設ける開口端を有し被測定流体の
流入孔及び流出孔が形成された筒状部材と、前記筒状部
材の内部に形成され前記超音波を伝播させる測定室と、
前記筒状部材を収納する空洞部を有し流体入口及び流体
出口が設けられた本体と、前記筒状部材の周囲に形成さ
れ前記流体入口と前記流体出口とを連通させる隙間部
と、からなることを特徴とする超音波濃度計。
【請求項３】前記流体入口の反対側に前記流入孔を形
成したことを特徴とする請求項２に記載の超音波濃度
計。
【請求項４】前記筒状部材が略前記測定室の長さを半
径とする反射面を有することを特徴とする請求項２また
は請求項３に記載の超音波濃度計。