JPS5847378Y2 - 超音波流速流量測定装置における送受信素子の冷却機構 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は配管内に導通せられる気体の流速及び流量を
測定する超音波流速流量測定装置に於て特に高温気体の
流速及び流量を測定する際の送受信素子の冷却機構に関
する。

上記超音波流速流量測定装置は含塵ガス、プロセスガス
等の流量監視及び制御を目的とするためなどに最近開発
されたもので、気体の通る配管の両壁に超音波送受信素
子を斜めに対向させて設置し、双方から交互に同一周波
数の超音波を発信させて、フェーダ・ロック・ループ（
ＰＬＬ）方式による位相差から配管内の気体の流速流量
を求めるようにしてあり、気体の流速流量測定が簡易且
つ正確にしかも連続的に出来て、各種流体の流速流量測
定装置として広範囲な応用が可能となる実用性大なるも
のである。

しかしながら、この種の測定装置は高温ガスを測定する
場合が多くこの為に配管の両壁に対設する送受信素子が
高温ガスの熱により悪影響を受けてしまうなど、耐熱性
に問題があった。

即ち、送受信素子を構成する振動子の材料の１つとして
耐熱性を有するチタン酸ジルコン酸鉛の円筒状セラミッ
クが用いられているが、これにしても実用耐熱温度は２
００℃程度までと考えられ、また振動子にノード線をハ
ンダ付けしている接続部に於いてもハンダの材質が一般
に２００℃程度までの耐熱性であると考えられることか
ら、２００℃以上の高温気体を測定する場合はその熱に
より送受信素子が加熱されて超音波の正常な送受信の機
能を失い、正確に流速流量測定が出来なくなると云った
悪影響を受ける問題があった。

この考案は上記事情に鑑みなされたもので、その目的と
するところは、配管から枝管を外方に突設し、その枝管
内奥に送受信素子を納めると共に、その枝管内にその周
囲から外部冷気を流入させて送受信素子の近辺を通って
配管内方へ流通させることで、該送受信素子を外部冷気
で直接冷却すると共に、その枝管内に周囲から流入して
配管内方に流通する外部冷気で一種のエアーカーテンの
如く配管内からの高温気体の枝管内方への流入を阻止し
て、配管内を通る気体の熱に対する送受信素子の冷却保
護を確実に図って流速流量測定機能を正常に働らかせ得
るようにしたものを提供することにある。

以下、この考案の第１実施例を第１図及び第２図に従い
説明する。

図中１は高温ガス発生源（図示せず）からの高温気体を
例えば集塵機（図示せず）に吸引導通する配管で、この
配管１の途中任意個所の両壁２，２に、超音波流速流量
測定装置の超音波送受信素子３，３が後述する枝管４，
４を介してそれぞれ上記気体の流れる方向に対して所定
角度傾斜した状態で互に対向すべく配設されている。

なお、この送受信素子３はホーン３ａの先端中央にチタ
ン酸ジルコン酸鉛の円筒状セラミックからなる振動子３
ｂを取付けた構成で、その振動子３ｂがリード線５を介
して超音波流速流量測定装置の主装置部（図示せず）の
超音波送信器と受信器とにそれぞれ接続されている。

その両送受信素子３，３双方から交互に同一同周波数の
超音波を発信させ、これを主装置部で受けてフェーズ・
ロック・ループ（ＰＬＬ）方式による位相差から配管１
内に吸引導通されて行く気体の流速及び流量が測定でき
るのである。

なお、この超音波流速流量測定装置の主装置部はこの考
案の要旨に関係ないのでその詳細な説明を省略する。

こうした超音波流速流量測定装置において、上記送受信
素子３，３が装着される枝管４，４は比較的小径で短軸
な円筒形のもので、その基端が上記配管１の両壁２，２
に形成した開口部２ａ、２ａに合致連通すべく溶着等の
手段で固定されることにより各々配管１の外方に向けて
斜めに突設され、その先端が保持板４ａによって閉塞さ
れている。

そして、その枝管４内に上記送受信素子３が一個づつ該
枝管４内から配管１内へ突出することがないように該枝
管４の中央内奥に取付けられている。

即ち、枝管４の先端保持板４ａ内側面中央部にホーン３
ａをねし止め等の手段で固定することで送受信素子３が
取付けられ、これにて送受信素子３゜３が配管１内に突
出して気体に直接当って加熱されたりそのダクト１内の
圧力損失を高めたりすることのないようにされている。

こうした枝管４の周壁４ｂの長手方向略中間部附近にそ
の周方向に細長いスリット状の外部冷気流入孔６が複数
個適当間隔を存して周配するよう形成され、ここから外
気が配管１内の吸引による負圧現象にて自然と枝管４内
に流入して送受信素子３の近辺を通って該配管内方へ流
通して行けるようになっている。

而して、上述した構成の作用を述ると配管１内にその一
方から他方に高温気体が吸引導通されると、その配管１
内の吸引力により各枝管４の周壁４ｂの各外部冷気流入
孔６を介して外気が該枝管４内にその周囲から引き込ま
れるように流入して、その外気が枝管４の中央内奥の送
受信素子３の近辺を通って一種のエアーカーテンを作る
如き状態で配管１内方へ流通して行くようになり、その
外気により送受信素子３が直接冷却されると共に、配管
１内からの高温気体の枝管４内方への流入が阻止される
。

これにて枝管４内の送受信素子３は配管１内を通る高温
気体の熱による悪影響を受けることなく確実に冷却保護
されて、正常な流速流量測定機能を発揮し続は得るよう
になる。

次にこの考案の第２実施例を第３図に従い説明する。

この第３図に示すものは複数個の外部冷気流入孔６を枝
管４の先端保持板４ａの周辺寄り部に周方向に間隔を存
して周配するよう形成してなる構成である。

従って、外気が配管１内の負圧により枝管４の先端側か
ら流入して内奥の送受信素子３の周辺を通って来ること
となり、枝管４の周壁途中から外気を流入させる第１実
施例よりも送受信素子３の冷却効果が向上すると考えら
れる。

なお、この第２実施例において上述した以外は全て第１
実施例と同様であるのでその詳細な説明は省略する。

また、この考案の第３実施例を第４図に従い説明する。

この第４図に示すものは第１実施例同様に枝管４の周壁
４ｂにスリット状の外部冷気流入孔６を形成すると共に
、その外周に環状に亙る冷気供給路７を設け、且つその
冷気供給路７に別途設置した冷却器８からの低温ガス供
給パイプ９を接続した構成である。

従って、この第３実施例では外気の変りに強制的に冷却
した低温ガスを枝管４内に外部冷気流入孔６から流入さ
せることができ、これにて目的の温度まで送受信素子３
をより確実に冷却することが可能となり、またその供給
パイプ９に送風機１０を備えて低温ガスを強制的に枝管
４内に圧送させれば配管１が吸引式でなく圧送式（即ち
陽圧）でも可である。

なお、この第３実施例においても上述した以外は全て第
１実施例と同様であるので、その詳細な説明は省略する
。

この考案は以上詳述した如く、高温気体を導通する配管
の両壁に枝管を外方に向けて突設し、その枝管内に送受
信素子をこれが配管内方へ突出しないように該枝管中央
内奥に位置して装着し、且つその枝管の周壁又は突出先
端保持板の周辺寄り部に外部冷気を診枝管内に流入させ
て送受信素子の近辺を通って配管内方へ流通させる外部
冷気流入孔を複数個周配して設けたことから、簡単な構
成でありながら、外部冷気が枝管内にその周囲から流入
して送受信素子近辺を通って該送受信素子を直接冷却す
ると共に、その外部冷気が一種のエアーカーテンを作る
如くなして配管内方に流通することで、配管内からの高
温気体の枝管内への流入を阻止でき、これにて配管内の
高温気体の熱による悪影響を良好に防止して送受信素子
を確実に冷却保護することができ、超音波流速流量測定
装置の送受信素子としての正常な機能を十分発揮し続は
得るようになせる極めて実用上効果大なるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の第１実施例を示す概略的構成断面図
、第２図は同要部の拡大断面図、第３図はこの考案の第
２実施例を−示す要部の拡大断面図、第４図はこの考案
の第３実施例を示す要部の拡大断面図である。 １・・・・・・配管、２・・・・・・配管両壁、３・・
・・・・送受信素子、４・・・・・・枝管、４ａ・・・
・・・先端保持板、４ｂ・・・・・・周壁、６・・・・
・・外部冷気流入孔。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 高温気体を導通する配管の両壁に超音波送受信素子を互
   に斜めに対向して設置し、その双方から交互に同一周波
   数の超音波を発信させてフェーダ・ロック・ループ（Ｐ
   ＬＬ）方式による位相差から前記配管内の気体の流速流
   量を測定するようにした超音波流速流量測定装置におい
   て、上記配管両壁に枝管を外方に向は突設し、その枝管
   内に上記送受信素子をこれが配管内に突出しないよう該
   枝管中央内奥に位置して装着し、且つその枝管の周壁又
   は枝管の突出先端保持板の周辺寄り部に外部冷気を該枝
   管内に流入させて送受信素子の近辺を通って配管内方へ
   流通させる外部冷気流入孔を複数個周配して設けたこと
   を特徴とする超音波流速流量測定装置における送受信素
   子の冷却機構。