JPH11223537A

JPH11223537A - 超音波式渦流量計

Info

Publication number: JPH11223537A
Application number: JP10026145A
Authority: JP
Inventors: Akio Yasumatsu; 彰夫安松
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 1998-02-06
Filing date: 1998-02-06
Publication date: 1999-08-17

Abstract

(57)【要約】【課題】測定流量特性が良好で、測定流体の流れを乱
す事が少なく、超音波送受信効率が良好で、カルマン渦
検出感度が高く、安価な超音波式渦流量計を提供する。【解決手段】測定管路に設けられたプラグ部と、この
プラグ部を介して前記測定管路に設けられ超音波の振動
子を有する超音波送受信器とを具備する超音波式渦流量
計において、前記測定管路内の前記測定流体の流れを乱
さないように前記測定流体に接して前記測定管路壁に配
置され前記測定管路内直径より小さく且つ前記振動子の
送受信面より面積が小さな一端側の平面部と前記超音波
送受信器に接し前記振動子の送受信面より面積が大きな
他端側の平面部とを有する柱状の前記プラグ部とを具備
したことを特徴とする超音波式渦流量計である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、測定流量特性が良
好で、測定流体の流れを乱す事が少なく、超音波送受信
効率が良好で、カルマン渦検出感度が高く、安価な超音
波式渦流量計に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図４は、従来より一般に使用されている
従来例の構成説明図で、例えば、特開平９−８９６１４
号（特願平７−２４６１０５号）に示されている。図に
おいて、測定管路１は、測定流体ＦＬ_oが流れる管路で
ある。

【０００３】渦発生体２は、測定管路１に直交して設け
られている。超音波の送信器３と超音波の受信器４と
は、測定管路１を挟んで互いに対向して設けられてい
る。

【０００４】超音波の送信器３は、超音波の送信子５を
有し、超音波の受信器４は、超音波の受信子６を有して
いる。超音波の送信子５と超音波の受信子６は、この場
合は、圧電素子よりなり、円板状をなしている。

【０００５】ホルダー７は、凹形状をなし、底部に、超
音波の送信子５を保持するものである。ホルダー８は、
凹形状をなし、底部に、超音波の受信子６を保持するも
のである。

【０００６】プラグ部９は、測定管路１に設けられ、一
面がホルダー７に接し、他面が測定管路１内を流れる測
定流体ＦＬ_oに接している。そして、プラグ部９の直径
は、超音波の送信子５の発信信号を捕えるために、超音
波の拡散を考慮して送信子５の直径より大に構成されて
いる。

【０００７】プラグ部１１は、測定管路１に設けられ、
一面がホルダー８に接し、他面が測定管路１内を流れる
測定流体ＦＬ_oに接している。そして、プラグ部１１の
直径は、プラグ９との共通化を図って、プラグ９と同様
に受信子６の直径より大に構成されている。

【０００８】以上の構成において、測定管路１に測定流
体ＦＬ_oが流されると、渦発生体２によりカルマン渦が
発生し、このカルマン渦により、送信子５より発せられ
た超音波は、測定流体ＦＬ_o中のカルマン渦により変調
されて、受信子６により受信される。この変調値を測定
することにより、測定流体ＦＬ_oの流量を知る事が出来
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この様
な装置においては、（１）図４従来例の超音波送受信器３，４の構造のま
ま、小口径の測定管路に適応させた場合に、測定管路の
内径に対する、プラグ部９，１１の影響が大きくなる。

【００１０】特に、測定流体ＦＬ_oの流れに対して、図
５に示す如く、測定管路１の内径面と、測定管路１に直
交する柱状のプラグ部９，１１との交差面に生ずる凹部
Ａと凸部Ｂによる、測定流体ＦＬ_oの乱れが大きくな
る。

【００１１】また、発生するカルマン渦の間隔に対して
超音波の幅が大きすぎ、カルマン渦による変調を、有効
に受信子６が捕まえきれない。すなわち、図６に示す図
４従来例の渦流量計と、図７に示す小口径の渦流量計と
では、使用する口径に合わせて、相似的に渦発生体２の
大きさも変えられるので，カルマン渦の発生間隔Ｃ，Ｄ
は異なる。

【００１２】図４従来例の渦流量計で適切とされるプラ
グ部９，１１を、図７に示す小口径の渦流量計に用いた
場合、互いに打ち消されるカルマン渦まで、超音波の幅
内に含まれて、拾ってしまい、カルマン渦による変調
を、有効に受信子６が捕まえきれないことになる。

【００１３】（２）なお、図８に示す如く、円板状の超
音波の送受信子５，６の直径を小さくした場合、直径寸
法ｄと厚さ寸法ｔとが近くなりすぎ、厚さｔ方向のモー
ドでの送受信を、行った場合に、直径ｄ方向の振動の影
響が出やすくなり、送受信効率が低下する。

【００１４】また、電極の構造が制約される。特に、図
８に示す如く、回り込み電極１２の構造の場合は、回り
込み電極１２の大きさの影響が無視できなくなり、送受
信効率が低下する。

【００１５】（３）また、プラグ部９，１１の、測定流
体ＦＬ_oに接する部分を、測定管路１で覆って、測定流
体ＦＬ_oに接する部分を小さくする方法では、送受信効
率が低下してしまう。

【００１６】本発明は、この問題点を解決するものであ
る。本発明の目的は、測定流量特性が良好で、測定流体
の流れを乱す事が少なく、超音波送受信効率が良好で、
カルマン渦検出感度が高く、安価な超音波式渦流量計を
提供するにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明は、（１）測定管路に設けられたプラグ部と、このプラグ部
を介して前記測定管路に設けられ超音波の振動子を有す
る超音波送受信器とを具備する超音波式渦流量計におい
て、前記測定管路内の前記測定流体の流れを乱さないよ
うに前記測定流体に接して前記測定管路壁に配置され前
記測定管路内直径より小さく且つ前記振動子の送受信面
より面積が小さな一端側の平面部と前記超音波送受信器
に接し前記振動子の送受信面より面積が大きな他端側の
平面部とを有する柱状の前記プラグ部とを具備したこと
を特徴とする超音波式渦流量計。（２）前記プラグ部はコニカル形状をしたことを特徴と
する（１）記載の超音波式渦流量計。（３）前記プラグ部はエクスポーネンシャル形状をした
ことを特徴とする（１）記載の超音波式渦流量計。（４）前記プラグ部は段部形状をしたことを特徴とする
（１）記載の超音波式渦流量計。を構成したものであ
る。

【００１８】

【作用】以上の構成において、測定管路に測定流体が流
されると、渦発生体によりカルマン渦が発生し、このカ
ルマン渦により、送信子より発せられた超音波は、測定
流体中のカルマン渦により変調されて、受信子により受
信される。

【００１９】この変調値を測定することにより、測定流
体の流量を知る事が出来る。以下、実施例に基づき詳細
に説明する。

【００２０】

【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施例の要部構
成説明図である。図において、図４と同一記号の構成は
同一機能を表わす。以下、図４と相違部分のみ説明す
る。

【００２１】プラグ部２１，２２は、測定流体ＦＬ_oに
接する一端側の平面部２１１，２２１と、超音波送受信
器５，６にそれぞれ接する他端側の平面部２１２，２２
２とを有する柱状のプラグ部である。この場合は、コニ
カル形状をなしている。

【００２２】一端側の平面部２１１，２２１は、測定管
路１内の測定流体ＦＬ_oの流れを乱さないように、測定
流体ＦＬ_oに接して、測定管路１の壁に配置され、測定
管路１の内直径より小さく且つ振動子５，６の送受信面
より面積が小さく構成されている。

【００２３】他端側の平面部２２１，２２２は、超音波
送受信器３，４にそれぞれ接し、振動子５，６の送受信
面より面積が大きく構成されている。

【００２４】以上の構成において、測定管路１に測定流
体ＦＬ_oが流されると、渦発生体２によりカルマン渦が
発生し、このカルマン渦により、送信子５より発せられ
た超音波は、測定流体ＦＬ_o中のカルマン渦により変調
されて、受信子６により受信される。この変調値を測定
することにより、測定流体ＦＬ_oの流量を知る事が出来
る。

【００２５】そして、以下の効果が得られる。（１）一端側の平面部２１１，２２１は、測定管路１内
の測定流体ＦＬ_oの流れを乱さないように、測定流体Ｆ
Ｌ_oに接して、測定管路１の壁に配置されているので、
測定流量特性が良好な超音波式渦流量計が得られる。

【００２６】（２）一端側の平面部２１１，２２１は、
測定管路１内の測定流体ＦＬ_oの流れを乱さないよう
に、測定流体ＦＬ_oに接して、測定管路１の壁に配置さ
れているので、測定流体ＦＬ_oに対する悪影響が少な
く、プラグ部２１，２２による圧損やプラグ部２１，２
２における堆積物の付着等が少ない超音波式渦流量計が
得られる。

【００２７】（３）発生するカルマン渦の大きさに合致
した、超音波の送受信を行う事が出来るので、カルマン
渦による変調を、有効に受信子６が捕まえる事が出来
る。

【００２８】（４）プラグ部２１，２２の他端側の平面
部２２１，２２２は、超音波送受信器３，４にそれぞれ
接し、振動子５，６の送受信面より面積が大きく構成さ
れている。

【００２９】一方、一端側の平面部２１１，２２１は、
測定管路１内の測定流体ＦＬ_oの流れを乱さないよう
に、測定流体ＦＬ_oに接して、測定管路１の壁に配置さ
れ、測定管路１の内直径より小さく且つ振動子５，６の
送受信面より面積が小さく構成されている。

【００３０】従って、送受信子５，６は小さくする必要
がなく、超音波の送受信の効率が良好な超音波式渦流量
計が得られる。

【００３１】（５）測定管路１の直径寸法に対応しし
て、個々の超音波の送受信器３，４を準備する必要はな
く、段階的な大きさ寸法の超音波の送受信器３，４を準
備すれば良く、プラグ部２１，２２で、調整すれば良い
ので、部品管理コストが低減出来、安価な超音波式渦流
量計が得られる。

【００３２】（６）特に、極小口径の測定管路１の場合
も、極小の超音波の送受信器３，４を使用する必要はな
く、組み立て工数を低減出来，安価な超音波式渦流量計
が得られる。

【００３３】図２は本発明の他の実施例の要部構成説明
図である。本実施例においては、プラグ部３１，３２の
形状をエクスポネンシャル形状としたものである。超音
波の極部集中が容易なプラグ部が得られる。

【００３４】なお、前述の実施例においては、プラグ部
２１，２２はコニカル形状、あるいは、プラグ部３１，
３２はエクスポネンシャル形状と説明したが、これに限
ることはなく、例えば、図３に示す如く、ステップ状の
プラグ部４１，４２でも、良い。

【００３５】要するに、測定管路１内の測定流体ＦＬ_o
の流れを乱さないように、測定流体ＦＬ_oに接して測定
管路１壁に配置され、測定管路１内直径より小さく、且
つ振動子５，６の送受信面より面積が小さな一端側の平
面部２１１，２２１と、超音波送受信器３，４に接し、
振動子５，６の送受信面より面積が大きな他端側の平面
部２１２，２２２と、を有する柱状のプラグ部２１，２
２であれば良い。

【００３６】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の請
求項１によれば、（１）一端側の平面部は、測定管路内の測定流体の流れ
を乱さないように、測定流体に接して、測定管路の壁に
配置されているので、測定流量特性が良好な超音波式渦
流量計が得られる。

【００３７】（２）一端側の平面部は、測定管路内の測
定流体の流れを乱さないように、測定流体に接して、測
定管路の壁に配置されているので、測定流体に対する悪
影響が少なく、プラグ部による圧損やプラグ部における
堆積物の付着等が少ない超音波式渦流量計が得られる。

【００３８】（３）発生するカルマン渦の大きさに合致
した、超音波の送受信を行う事が出来るので、カルマン
渦による変調を、有効に受信子が捕まえる事が出来る。

【００３９】（４）プラグ部の他端側の平面部は、超音
波送受信器にそれぞれ接し、振動子の送受信面より面積
が大きく構成されている。

【００４０】一方、一端側の平面部は、測定管路内の測
定流体の流れを乱さないように、測定流体に接して、測
定管路の壁に配置され、測定管路の内直径より小さく且
つ振動子の送受信面より面積が小さく構成されている。

【００４１】従って、送受信子は小さくする必要がな
く、超音波の送受信の効率が良好な超音波式渦流量計が
得られる。

【００４２】（５）測定管路の直径寸法に対応しして、
個々の超音波の送受信器を準備する必要はなく、段階的
な大きさ寸法の超音波の送受信器を準備すれば良く、プ
ラグ部で、調整出来るので、部品管理コストが低減出
来、安価な超音波式渦流量計が得られる。

【００４３】（６）特に、極小口径の測定管路の場合
も、極小の超音波の送受信器を使用する必要はなく、組
み立て工数を低減出来，安価な超音波式渦流量計が得ら
れる。

【００４４】本発明の請求項２によれば、プラグ部を簡
潔な構成のコニカル形状にしたので、安価なプラグ部が
得られ、安価な超音波式渦流量計が得られる。

【００４５】本発明の請求項３によれば、ブラグ部をエ
クスポネンシャル形状にしたので、超音波の局部集中が
容易なプラグ部が得られる超音波式渦流量計が得られ
る。

【００４６】本発明の請求項４によれば、ブラグ部を段
部形状にしたので、製作が容易で、安価なプラグ部が得
られる超音波式渦流量計が得られる。

【００４７】従って、本発明によれば、測定流量特性が
良好で、測定流体の流れを乱す事が少なく、超音波送受
信効率が良好で、カルマン渦検出感度が高く、安価な超
音波式渦流量計を実現することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の要部構成説明図である。

【図２】本発明の他の実施例の要部構成説明図である。

【図３】本発明の他の実施例の要部構成説明図である。

【図４】従来より一般に使用されている従来例の構成説
明図である。

【図５】図４の動作説明図である。

【図６】図４の動作説明図である。

【図７】図４の動作説明図である。

【図８】図４の動作説明図である。

【符号の説明】

１測定管路２渦発生体３超音波の送信器４超音波の受信器５超音波の送信子６超音波の受信子７ホルダー８ホルダー２１プラグ部２１１一端側の平面部２１２他端側の平面部２２プラグ部２２１一端側の平面部２２２他端側の平面部３１プラグ部３２プラグ部４１プラグ部４２プラグ部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】測定管路に設けられたプラグ部と、このプラグ部を介して前記測定管路に設けられ超音波の
振動子を有する超音波送受信器とを具備する超音波式渦
流量計において、前記測定管路内の前記測定流体の流れを乱さないように
前記測定流体に接して前記測定管路壁に配置され前記測
定管路内直径より小さく且つ前記振動子の送受信面より
面積が小さな一端側の平面部と前記超音波送受信器に接
し前記振動子の送受信面より面積が大きな他端側の平面
部とを有する柱状の前記プラグ部とを具備したことを特
徴とする超音波式渦流量計。
【請求項２】前記プラグ部はコニカル形状をしたことを
特徴とする請求項１記載の超音波式渦流量計。
【請求項３】前記プラグ部はエクスポーネンシャル形状
をしたことを特徴とする請求項１記載の超音波式渦流量
計。
【請求項４】前記プラグ部は段部形状をしたことを特徴
とする請求項１記載の超音波式渦流量計。