KR100694937B1

KR100694937B1 - 초음파식 유체 계측 장치

Info

Publication number: KR100694937B1
Application number: KR1020057015558A
Authority: KR
Inventors: 야스히로 우메카게; 요시노리 이누이; 유키오 나가오카; 하지메 미야타; 시게루 이와나가
Original assignee: 마츠시타 덴끼 산교 가부시키가이샤
Priority date: 2003-02-24
Filing date: 2004-02-24
Publication date: 2007-03-14
Also published as: WO2004074783A1; US20070193367A1; US20060201259A1; US7237441B2; EP1612520A4; EP1612520B1; KR20050100004A; US7360449B2; EP1612520A1

Abstract

고정밀도의 유체 계측이 가능한 초음파식 유체 계측 장치를 제공한다.

유체 통로의 중간에 칸막이(2)를 거쳐 복수의 분할 유로(3)를 형성한 측정부(1)를 설치하고, 적어도 한 쌍의 초음파 송수신 장치를 거쳐서 분할 유로(3)를 흐르는 유체 중에 초음파를 발신하고, 유체를 통과한 후의 초음파를 수신한다. 그리고, 그 초음파의 전파 시간에 기초하여 연산 장치가 유체의 유속 및 유량 중 적어도 하나를 연산한다.

또한, 측정부(1)에는 분할 유로(3)에 이르는 유체를 미리 정류하는 전단계 유로(5, 6)를 설치한다.

Description

초음파식 유체 계측 장치{ULTRASONIC TYPE FLUID MEASURING DEVICE}

본 발명은 초음파의 전파 시간을 이용하여, 가스, 물 등의 유체의 유속이나 유량을 계측하는 초음파식 유체 계측 장치에 관한 것이다.

초음파의 전파 시간을 이용하여 유량 등을 측정하는 종래의 초음파식 유체 계측 장치는 유체 유로의 중간에 측정부를 설치하고, 이 측정부를 유동하는 유체의 유속을 초음파 송수신 장치간의 초음파 전파 시간에 기초하여 계측하고 있었다. 또한, 유량은 상기 계측한 유속에 측정부의 유로 단면적 및 소정의 보정 계수를 곱함으로써 구해진다.

유량 등의 고정밀도 계측을 가능하게 하는 최대의 요소는 상기 측정부에서의 유체 유동 상태이다. 환원하면, 측정부에서의 유체의 흐름의 혼란은 초음파의 전파에도 혼란을 발생시키므로, 고정밀도 계측이 어려워진다.

따라서, 종래에는 일본 특허 공개 제 1997-43015 호 공보에 개시되어 있는 바와 같이, 측정부를 단면 장방형의 직사각형 형상으로 하는 동시에, 그 짧은 변측을 칸막이로 분할하여 긴 변과 평행하게 편평한 복수의 분할 유로로 분할한 것이 고려되고 있다. 편평한 분할 유로는 유체의 흐름을 층류, 즉 2차원적인 안정류로 하는데 매우 효과적이다.

그런데, 상기 편평한 복수의 분할 유로로 이루어지는 측정부는 유체를 도입하는 유체 통로에 비해 폭 방향에 있어서 현저하게 커진다.

따라서, 하류측으로 폭이 커지는 테이퍼 형상의 접속부를 거쳐서 유체 통로에 측정부를 접속하는 구성을 채용하고 있다.

그 때문에, 이 테이퍼 형상의 접속부에 의해 유체의 흐름에 혼란이 발생하고, 분할 유로 전체에 유체가 균등하게 유동하기 어려워지며, 결과적으로 계측 정밀도가 저하하는 과제가 있었다.

본 발명은 이러한 종래의 과제를 해결하는 것으로, 고정밀도의 유체의 흐름을 계측할 수 있는 초음파식 유체 계측 장치를 제공한다.

발명의 요약

칸막이를 거쳐서 복수의 분할 유로를 형성한 측정부를 중간에 갖는 유체 통로와, 상기 분할 유로를 흐르는 유체 중에 초음파를 발신하고 유체를 통과한 후의 초음파를 수신하는 적어도 한 쌍의 초음파 송수신 장치와, 상기 초음파 송수신 장치에 의한 초음파의 전파 시간에 기초하여 유체의 유속 및 유량 중 적어도 하나를 연산하는 연산 장치를 구비하며, 상기 측정부에는 분할 유로에 이르는 유체를 미리 정류하는 전단계 유로(run-up flow channel)를 설치한 초음파식 유체 계측 장치를 제공한다.

또한, 유체 통로와, 이 유체 통로와 별체 구성으로서, 칸막이를 거쳐서 복수의 분할 유로를 형성한 측정부와, 상기 분할 유로를 흐르는 유체 중에 초음파를 발신하고, 유체를 통과한 후의 초음파를 수신하는 적어도 한 쌍의 초음파 송수신 장치와, 상기 초음파 송수신 장치에 의한 초음파의 전파 시간에 기초하여 유체의 유속 및 유량 중 적어도 하나를 연산하는 연산 장치를 구비하며, 상기 측정부에는 분할 유로에 이르는 유체를 미리 정류하는 전단계 유로를 설치한 초음파식 유체 계측 장치를 제공한다.

도 1은 본 발명의 실시 형태 1의 초음파식 유체 계측 장치의 종단면도,

도 2는 본 발명의 실시 형태 1의 초음파식 유체 계측 장치의 횡단면도,

도 3은 본 발명의 실시 형태 2의 초음파식 유체 계측 장치의 종단면도,

도 4는 본 발명의 실시 형태 3의 초음파식 유체 계측 장치의 정면 종단면도,

도 5는 본 발명의 실시 형태 4의 초음파식 유체 계측 장치의 정면 종단면도,

도 6은 본 발명의 실시 형태 5의 초음파식 유체 계측 장치의 횡단면도,

도 7은 본 발명의 실시 형태 6의 초음파식 유체 계측 장치의 횡단면도,

도 8은 본 발명의 실시 형태 7의 초음파식 유체 계측 장치의 종단면도,

도 9는 본 발명의 실시 형태 7의 초음파식 유체 계측 장치의 작용 설명을 위한 횡단면도,

도 10은 본 발명의 실시 형태 8의 초음파식 유체 계측 장치의 종단면도,

도 11은 본 발명의 실시 형태 9의 초음파식 유체 계측 장치의 종단면도,

도 12는 본 발명의 실시 형태 10의 초음파식 유체 계측 장치의 종단면도,

도 13은 본 발명의 실시 형태 11의 초음파식 유체 계측 장치의 종단면도,

도 14는 본 발명의 실시 형태 11의 초음파식 유체 계측 장치의 횡단면도,

도 15는 본 발명의 실시 형태 12의 초음파식 유체 계측 장치의 종단면도,

도 16은 본 발명의 실시 형태 13의 초음파식 유체 계측 장치에 있어서의 측정부의 종단면도,

도 17은 본 발명의 실시 형태 14의 초음파식 유체 계측 장치의 종단면도,

도 18은 본 발명의 실시 형태 15의 초음파식 유체 계측 장치의 종단면도,

도 19는 본 발명의 실시 형태 16의 초음파식 유체 계측 장치의 종단면도,

도 20은 본 발명의 실시 형태 16의 초음파식 유체 계측 장치의 작용 설명을 위한 횡단면도,

도 21은 본 발명의 실시 형태 17의 초음파식 유체 계측 장치의 작용 설명을 위한 횡단면도,

도 22는 본 발명의 실시 형태 18의 초음파식 유체 계측 장치의 작용 설명을 위한 횡단면도,

도 23은 본 발명의 실시 형태 19의 초음파식 유체 계측 장치의 작용 설명을 위한 횡단면도.

이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.

또한 도면은 모식도이고, 각 치수 위치를 정학하게 도시한 것은 아니다. 또한, 본 발명의 초음파의 주파수는 20㎑ 내지 1㎒의 범위에 속하고, 500㎑가 바람직하다.

(실시 형태 1)

도 1, 도 2에 도시하는 바와 같이, 단면 직사각형을 이루는 직사각형의 측정부(1)의 중간 부위에는, 짧은 변측을 복수의 칸막이(2)를 거쳐 구획한다.

이와 같이 하여, 긴 변측과 평행한 다수의 분할 유로(3)가 형성되고, 그러한 분할 유로(3)의 집합체로 다층 유로(4)를 구성하고 있다. 본 실시 형태에서는 4층 구조의 것을 도시한다.

각 분할 유로(3)는 유체의 흐름이 2차원성, 즉 층류로 되도록 소정의 종횡비로 설정되고, 편평한 형상으로 되어 있다.

그리고, 측정부(1)에 있어서, 다층 유로(4)의 상류측과 하류측에는 소정 길이를 갖고, 또한 유체 유동 방향으로 단면적 변화가 없는 전단계 유로(5, 6)가 형성되어 있다.

측정부(1)를 포함하는 유체 통로(7)는 각각 굴곡부(8, 9)를 갖고, 게다가 상기 측정부(1)와 함께 U자 형상을 이루는 상류실(10)과 하류실(11)을 구비한다.

상기 측정부(1)에 있어서의 전단계 유로(5, 6)의 각 선단부가 상류실(10)과 하류실(11)의 굴곡부(8, 9)로 돌출 상태로 위치하고 있다. 유체 통로(7)의 상류실(10)보다도 더 상류부 및 하류실(11)보다도 더 하류부에는 절곡판(12, 13)이 각각 배치되어 있다.

측정부(1)의 짧은 변 측벽에 형성한 오목부(14, 15)에는 각 분할 유로(3)를 향하도록 배치한 한 쌍의 초음파 진동자로 이루어지는 초음파 송수신 장치(16, 17)가 설치되어 있다. 초음파 송수신 장치(16, 17) 사이의 초음파 전파로는 각 분할 유로(3)의 유체의 흐름 방향을 비스듬히 가로지르도록 설정되어 있다.

상기 초음파 송수신 장치(16, 17)를 설치한 오목부(14, 15)의 분할 유로(3)측은 철망 또는 펀칭 메탈 등의 다공판으로 이루어지는 초음파 투과재(18, 19)로 덮여서, 유로벽에 단차가 생기지 않도록 되어 있다.

한 쌍의 초음파 송수신 장치(16, 17)에 의한 초음파의 전파 시간에 기초하여 연산 장치(20)가 유체의 유속, 혹은 연산한 유속에 각 분할 유로(3)의 단면적과 소정의 보정 계수를 곱하여 유량을 산출하도록 하고 있다.

그리고, 칸막이(2)의 두께(d)는 초음파의 파장(예컨대, 0.7㎜)보다 짧게 되도록 하고 있다(예컨대, 0.3㎜).

또한 전단계 유로(5, 6)는 유체 유동 방향 길이(L)가 짧은 변 높이(H)보다도 길어지도록 설정되어 있다.

상기 구성에 있어서, U자 형상의 유체 통로(7)의 한쪽으로부터 흘러 들어오는 유체는 상류실(10)에서 유속이 감속되고, 균일화되어서 돌출된 전단계 유로(5)의 주변으로부터 유입한다. 이렇게 하여, 더욱 균일한 흐름을 실현하고 있다.

그리고, 흐름 방향으로 긴 전단계 유로(5)에서 더욱 흐름이 원활해지고, 다층 유로(4)의 각 분할 유로(3)로 균등하게 나뉘어 흘러들어갈 수 있다. 즉, 전단계 유로(5)는 높이 방향보다도 길이 방향으로 크기 때문에, 상기 전단계 유로(5)의 입구로부터 각도를 갖고 유입되어 온 흐름도 길이 방향으로 방향 전환하여 수정되어 간다.

따라서, 다층 유로(4)의 각 분할 유로(3)로 균등하게 유체가 유입되게 된다. 이러한 각 분할 유로(3)의 균등한 흐름 중을 초음파가 전파함으로써, 흐름에 의해 발생하는 전파 시간을 정밀도 양호하게 계측할 수 있다.

또한, 분할 유로(3)는 매우 좁은 간극(예컨대, 1㎜ 내지 4㎜, 최적으로는 2㎜ 전후)으로 되어 있고, 초음파가 통로 높이 방향에 대하여 전영역을 통과하게 되므로, 유속 분포의 영향을 받지 않고 계측할 수 있다.

그 결과, 전파 시간으로부터 유량값으로 환산하는 보정 계수(유량 계수라고도 함)도 소유량으로부터 대유량까지 동일한 값을 취할 수 있다.

더욱이, 유속 분포의 영향을 받지 않기 때문에, 유체의 종류[예컨대, 공기와 도시 가스(13A), LP 가스 등]에도 관계없이 보정 계수는 동일한 값을 취할 수 있다.

그리고, 분할 유로(3)가 매우 좁은 공간이기 때문에, 맥동류가 발생한 경우에도, 좁은 통로의 불규칙한 흐름 분포 중을 초음파가 통과 전파한다. 그 결과, 전파 시간은 그 불규칙한 맥동류의 영향을 받은 시간으로 되어, 맥동류의 흐름을 정확하게 계측할 수 있다.

또한, 다층 유로(4)의 하류측도 상류측과 대칭 형상으로 하고 있기 때문에, 맥동류가 발생하여 역류된 경우에도, 동일하게 역류를 정밀도 양호하게 계측할 수 있다. 따라서, 맥동류의 경우에도 정류, 역류 모두 정밀도가 높은 유량 계측을 실행할 수 있다.

예컨대, 가스 미터와 같은 경우에, 맥동류가 발생해도 정류, 역류를 정확하게 계측할 수 있기 때문에, 가스 유량을 정밀도 양호하게 계측할 수 있다.

또한, 역류가 일어날 수 없는 경우에는, 하류측의 전단계 유로(6)는 생략할 수도 있다.

칸막이(2)의 두께(d)는 초음파의 파장보다도 짧게 되어 있기 때문에, 초음파 전파의 장해로 되기 어려워, 높은 신호 레벨로 송수신할 수 있다. 그 결과, 신호의 SN비가 좋고, 초음파의 송수신을 정밀도 양호하게 실행하며, 결과적으로 유량 계측의 정밀도를 높게 하여 계측할 수 있다.

초음파 송수신 장치(16, 17)가 설치된 다층 유로(4)의 측면에는 상기 초음파 송수신 장치(16, 17)를 장착하는 오목부(14, 15)가 형성되어 있지만, 유로 벽면과 평행하고 단차가 없도록 초음파 투과재(18, 19)가 복설(覆設)되어 있다. 따라서, 이 초음파 투과재(18, 19)에 의해, 흐름이 오목부(14, 15)에 침입하여 난류를 일으키지 않는다. 이와 같이 하여, 폭넓은 유량 범위에서 정밀도가 높은 유량 계측을 실행할 수 있는 동시에, 맥동류가 발생해도 소용돌이의 발생을 억제하여, 정밀도 양호하게 유량 계측을 실행할 수 있다.

그리고, 초음파 투과재(18, 19)로서 철망을 채용한 경우는, 메쉬 사이즈로서 50 내지 500의 범위(최적값으로는 120 내지 200메쉬)로 설정한다. 이와 같이 하여, 파장 0.7㎜ 부근의 초음파 주파수로는 효율적으로 음파를 투과시킬 수 있고, 초음파의 송수신을 높은 감도로 실행할 수 있기 때문에, 유량 계측의 정밀도를 높일 수 있다.

분할 유로(3)를 구획하는 칸막이(2)는 홀수 매수(예컨대, 3매) 등간격으로 배치되어 있고, 중앙에 위치하는 1매가 초음파 송수신 장치(16, 17)에 있어서의 초음파 송수신 영역의 중앙에 위치하도록 하고 있다.

초음파 송수신 장치(16, 17)의 감도 분포는 일반적으로 중앙부가 가장 강하기 때문에, 가장 강한 부분에 칸막이(2)의 1매가 오도록 하여 감도를 분할함으로써, 각 분할 유로(3)에 균등하게 초음파를 전파시킬 수 있다.

균등하게 분배된 초음파에 의해 송수신함으로써, 각 분할 유로(3)를 각각 정확하게 계측할 수 있고, 종합적으로도 정밀도가 높은 유량 계측을 실현할 수 있다.

또한, 짝수 매수의 칸막이(2)를 배치한 것에서도, 상호 간격을 조정함으로써 그 중 1매를 초음파 송수신 장치(16, 17)에 있어서의 초음파 송수신 영역의 중앙에 위치시킬 수 있다. 물론, 이 경우, 분할 유로(3)에는 유체가 이차원으로 유동하는 요건을 만족하지 않으면 안 된다.

또한, 분할 유로(3)를 구획하는 칸막이(2)를 비점착성 재료로 표면 처리하는 것이 바람직하다. 비점착성 재료로서 불소 오일이나 실리콘 오일 등을 이용할 수도 있다. 그 외에, 불소 수지를 칸막이(2)로서 이용할 수도 있다. 또한, 칸막이(2)에 불소 수지를 적층할 수도 있다. 이렇게 하여, 좁은 간극에 이물질 등의 부착을 방지할 수 있어, 내구성이나 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 표면 처리를 칸막이(2)뿐만 아니라, 분할 유로(3) 전체에 실시할 수도 있다. 물론 불소 수지를 동일하게 이용할 수도 있다.

(실시 형태 2)

도 3에 도시한 것은, 칸막이(2)를 하류측이 하위로 되도록 경사시킨 것이다.

이와 같이 칸막이(2)를 경사시킴으로써, 그 위에 이물질 등이 떨어져도, 경사와 흐름에 따라, 하류측으로 이물질이 흘러 떨어져서 전단계 유로(6)를 지나고, 하류실(11)로 떨어져 가게 되므로, 다층 유로(4)내에는 이물질이 축적되기 어려운 효과가 있다.

또한, 하류측으로 경사시킨 구성으로 설명했지만, 상류측으로 경사시킨 경우에도, 맥동류 등이 발생한 경우에는 동일한 효과, 즉 상류실(10)로 이물질이 떨어지는 효과를 기대할 수 있다.

그리고, 전단계 유로(5)의 돌출 형상 선단부에 의해 상기 상류실(10)로 낙하한 이물질이 분할 유로(3)로는 역류하기 어려운 구성으로도 되어 있으므로, 불순물의 막힘이 적은 유로로 할 수 있다.

(실시 형태 3)

도 4는 각 분할 유로(3)에서의 초음파 전파를 더욱 양호하게 한 실시 형태 3을 도시한다. 즉, 초음파 송수신 장치(16, 17)는 케이스(40)의 내측 꼭대기면에 압전 진동자(21)를, 외측 꼭대기면에 음향 정합층(22)을 각각 접착 등의 수단으로 고정하여 구성한 것이다.

그리고, 상기 압전 진동자(21)는 칸막이(2)의 배치 방향과 동일한 방향으로, 게다가 상기 칸막이(2)와 평행한 복수의 슬릿(23)으로 분할되어 있다. 또한, 초음파 송수신 장치(16, 17)는 동일 구성이기 때문에, 이 예에서는 한쪽 초음파 송수신 장치(17)에 대해서만 설명한다.

슬릿(23)은 분할 유로(3)를 구획하는 칸막이(2)와 대응하도록 이 칸막이(2)와 동수 매수 설치되어 있다.

이 때문에, 각 분할 유로(3)로 효율적으로 초음파를 송신할 수 있는 것은 물론, 감도가 높은 곳은 분할 유로(3)와 대향하고, 감도가 낮은 곳은 칸막이(2)와 대향하는 구성으로 할 수 있다.

슬릿(23)의 간극은 칸막이(2)의 두께와 거의 동일한 길이로 함으로써, 보다 원활하게 초음파를 칸막이(2) 사이의 분할 유로(3)에 전파시킬 수 있다.

따라서, 초음파가 얇은 각 층에 빈틈없이 통과될 수 있고, 각 층의 유속을 정밀도 양호하게 계측할 수 있다. 그 결과, 전파 시간으로부터 유량값으로 환산하는 보정 계수(유량 계수라고 함)도 소유량으로부터 대유량까지 동일한 값(예컨대, 1)을 취할 수 있어 평탄 특성으로 할 수 있다.

또한, 초음파가 각 분할 유로(3)의 전영역을 전파함으로써, 유속을 정밀도 양호하게 계측할 수 있고, 맥동류가 발생하여 역류한 경우에도, 동일하게 역류를 정밀도 양호하게 계측할 수 있다. 그리고, 정류, 역류 모두 정밀도가 높은 유량 계측을 실행할 수 있는 것이다.

(실시 형태 4)

다음에, 도 5는 초음파 송수신 장치(16, 17)의 압전 진동자(21)에 형성한 슬릿(23)의 방향이 칸막이(2)와 직교하도록 한 예이다. 압전 진동자(21)의 그 밖의 구성은 도 4와 동일하고, 또한 초음파 송수신 장치(16, 17)는 동일 구성이기 때문에, 이 예에서는 한쪽 초음파 송수신 장치(17)에 대해서만 설명한다.

상기한 바와 같이, 칸막이(2)에 대하여 수직 방향으로 압전 진동자(21)의 슬릿(23)을 형성함으로써, 분할 유로(3)의 하나에 불량이 발생해도, 다른 분할 유로(3)에 초음파를 전파시킬 수 있기 때문에, 신뢰성이 높은 계측으로 할 수 있다.

또한, 편평한 분할 유로(3)에 초음파를 전파시킬 수 있기 때문에, 유량 계수를 1에 근접시킬 수 있어, 소유량으로부터 대유량까지 평탄 특성으로 할 수 있다.

(실시 형태 5)

도 6은 칸막이(2)의 상류측 단부의 양측을 흐르는 방향 상류측으로 돌출시킨 예를 도시하고 있다. 이 구성에서는, 분할 유로(3)의 양측 유로 부근으로의 유입을 억제하고, 중앙부의 유속을 증가하여, 경계층 부근의 불균일한 흐름의 영향을 적게 하여 계측 정밀도를 높일 수 있다.

또한, 칸막이(3)의 하류측 단부의 양측에 관해서는, 흐름 방향 하류측으로 돌출시키고, 맥동시에 있어서도 분할 유로(3)의 양측 유로 부근으로의 유입을 억제하며, 중앙부의 유속을 증가하여, 경계층 부근의 불균일한 흐름의 영향을 적게 하여, 계측 정밀도를 높이도록 하고 있다.

(실시 형태 6)

도 7은 상기 도 6의 예와는 반대로 칸막이(2)의 상류측 단부의 양측을 흐름 방향 하류측으로 후퇴시킨 예를 나타내고 있다. 이 구성에 의해, 분할 유로(3)의 중앙 부근의 이물질의 축적을 적게 하여 내구성을 높일 수 있다. 그리고, 동일하게 칸막이(3)의 하류측 단부의 양측도 흐름 방향 상류측으로 후퇴시켜서, 맥동시에 있어서도 분할 유로(3)의 중앙 부근의 이물질 축적을 적게 하여 내구성을 높이도록 하고 있다.

(실시 형태 7)

도 8에 도시하는 것은 3매의 칸막이(2a 내지 2c)를 구비한 것에 있어서, 중앙의 칸막이(2b)를 다른 칸막이(2a, 2c)보다도 전방으로 길게 한다. 이로써 측정부(1)내의 유로를 우선 2개의 분할 유로(3a, 3b)로 구분한다. 다음에, 짧은 칸막이(2a, 2c)는 상기 2개의 분할 유로(3a, 3b)를 또한 4개의 분할 유로(3c, 3d, 3e, 3f)로 구분하는 것이다.

이상과 같은 구성에 있어서, 전단계 유로(5)에서 흐름이 균일화된 유체는 우선 분할 유로(3a, 3b)로 분류하고, 다음에 분할 유로(3c, 3d, 3e, 3f)로 다시 분류하여, 층류 상태로 각각 흐르고, 그 후 전단계 유로(6)를 거쳐서 하류실(11)로 나간다.

이제, 칸막이(2a, 2b, 2c)가 동일한 길이라고 가정하고, 직접 4개의 분할 유로(3c, 3d, 3e, 3f)로 유체를 분류한 경우를 생각한다. 이 경우, 측정부(1)를 흐르는 유체의 유속 분포는, 중심 부분의 분할 유로(3d, 3e)의 유속이 빨라지고, 외주벽 부분의 분할 유로(3c, 3f)의 유속이 늦어지는 경향이 있어 전단계 유로(5)에 있어서의 유속 분포의 영향을 강하게 받게 된다.

여기서, 도 8 및 도 9와 같이, 중심 부분에 설치된 칸막이(2b)의 길이를 길게 하고, 외주벽 부분에 설치된 칸막이 (2a, 2c)의 길이를 짧게 하면 이하와 같이 된다. 즉, 초음파 송수신 장치에 의한 계측 영역에 있어서 상류측으로부터 하류측으로 우선 2개의 분할 유로(3a, 3b)로 분류하고, 다음에 4개의 분할 유로(3c, 3d, 3e, 3f)로 분류하도록 유로를 실질적으로 늘림으로써 유체의 유속 분포는 균등화되게 된다.

이상과 같이 본 실시 형태에 의하면 흐름이 분류되기 때문에, 분할된 4개의 분할 유로(3c, 3d, 3e, 3f)에 있어서는 유속이 각각 균일화되고, 전단계 유로(5)에 있어서의 유체의 유속 분포의 영향을 억제할 수 있으며, 정밀도가 높은 초음파 유량계를 실현할 수 있다.

또한, 칸막이(2a, 2b, 2c)를 이용하여 유속 분포를 균일화할 수 있기 때문에, 유체의 종류에 관계없이 폭넓은 흐름 영역에 있어서 정확한 계측이 가능하다.

본 실시 형태에 있어서는, 측정부(1) 중 초음파 송수신 장치에 의해 계측되는 영역에 대해서 설명했지만, 그 밖에 하류측에 대해서도 칸막이(2a, 2b, 2c)의 길이를 변경하여 분할 유로의 수를 변경할 수도 있다.

이 경우, 맥동류와 같이 역류의 흐름이 발생해도 하류측에서 맥동류의 유속이 균일화되기 때문에 정확하게 계측할 수 있으므로 바람직하다.

또한, 본 실시 형태에 있어서는, 3매의 칸막이(2a, 2b, 2c)에 의해 최종적으로는 4개의 분할 유로(3c, 3d, 3e, 3f)로 분할했지만, 칸막이의 수를 변경하여 그 분할 유로수를 증감해도 동일한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 분할 유로수를 증감하는 경우에는, 흐름을 분배하여 균일한 유속을 얻기 위해서 유로의 중심 부분에 설치된 칸막이에 대하여 대칭으로 되도록 칸막이의 매수를 늘리는 것이 바람직하다.

또한, 바람직하게는, 유로의 상류측으로부터 하류측으로 감에 따라서 분할 유로의 수를 단계적으로 늘리고, 각 단마다 분할 유로의 단면적을 동일하게 함으로써 흐름을 동일하게 배분하도록 한다.

(실시 형태 8)

본 실시 형태에서는, 도 10에 도시하는 바와 같이, 측정부(1)내의 유로를 5매의 칸막이(2d, 2e, 2f, 2g, 2h)로 6개의 분할 유로(3g, 3h, 3i, 3j, 3k, 3m)로 분할한다.

그리고, 중앙부의 3매의 칸막이(2e, 2f, 2g)를 외측의 다른 칸막이(2d, 2h)보다도 길게 함으로써, 중앙의 2개의 분할 유로(3i, 3j)의 길이를 외측의 다른 분할 유로(3g, 3h, 3k, 3m)보다도 길게 설정하고 있다.

이 구성에 의해, 중심 부분의 분할 유로(3i, 3j)는 다른 분할 유로(3g, 3h, 3k, 3m)보다 길어지기 때문에, 유체가 분할 유로(3i, 3j)를 흐를 때의 저항이 다른 분할 유로(3g, 3h, 3k, 3m)를 흐를 때의 저항보다 커진다.

그 결과, 유속이 큰 부분의 분할 유로(3i, 3j)와 유속이 작은 부분의 분할 유로(3g, 3h, 3k, 3m)의 유속은 균일화된다.

또한, 분할 유로의 수는 유속 분포에 대응하는 것이면 조금도 제약을 받지 않고, 또한 동 분할 유로의 길이 변화는 계단적으로 실행하는 것이 일반적일 것이다.

(실시 형태 9)

본 실시 형태는, 도 11에 도시하는 바와 같이, 측정부(1)의 유로를 동일 길이의 5매의 칸막이(2i, 2j, 2k, 2m, 2n)를 거쳐서 6개의 분할 유로(3n, 3o, 3p, 3q, 3r, 3s)로 분할하고, 덧붙여서 그것들의 분할 유로 단면적을 유로의 중심 부분으로부터 외측으로 계단적으로 크게 한 것이다.

분할 유로(3n 내지 3s)의 상기 단면적 변화는 칸막이(2i 내지 2n)의 인접 간격을 조정함으로써 실현하고 있다.

이상과 같이 본 실시 형태에 의하면, 분할 유로(3n 내지 3s)의 단면적을 유로의 중심 부분으로부터 외측으로 크게 하고 있다. 그 결과, 전단계 유로(5)에 있어서 중심 부분측의 유속이 빨라도, 그것과 대응하여 분할 유로(3n 내지 3s)의 단면적(즉 유체 저항에 상당)이 설정되어 있기 때문에, 각 분할 유로(3n 내지 3s)에 있어서의 유속은 균일해진다.

그리고, 각 분할 유로(3n 내지 3s)에 있어서의 유속을 균일화할 수 있음으로써 정밀도가 높은 유량 계측을 실현할 수 있다.

또한, 각 분할 유로(3n 내지 3s)의 단면적은 도 12에 도시하는 바와 같이 칸막이(2o, 2p, 2q)의 두께를 변경함으로써 실현할 수 있다.

(실시 형태 10)

본 실시 형태에서는, 도 12에 도시하는 바와 같이, 4개의 분할 유로(3t, 3u, 3v, 3w)를 구비하고, 칸막이(2o, 2p, 2q)의 두께를 변경한다.

또한, 본 실시 형태에 있어서는, 측정부(1)의 중심 부분으로부터 외측 방향으로 계단적으로 단면적을 크게 하고 있지만, 요컨대 전단계 유로에 있어서의 유속 분포에 따른 것이면 단면적의 변경 방법에 대해서는 아무런 제약을 받지 않을 것이다.

또한, 유속 분포에 따라 분할 유로의 단면적과 길이를 동시에 변경할 수도 있다. 즉, 유체의 유속이 큰 부분의 분할 유로의 길이를 다른 분할 유로의 길이보다 길게 하고, 또한 그 단면적을 다른 분할 유로의 단면적보다 작게 할 수도 있다.

단면적 변화 및 분할 유로의 길이 변화는 적어도 한쪽이 계단적으로 나타나도록 하는 것이 일반적이다. 또한, 유로내에서의 유체의 유속이 큰 부분의 유로로부터 유속이 작은 부분의 유로로 감에 따라서 그 길이를 단계적으로 짧게 하고, 또한 그 단면적을 단계적으로 크게 할 수도 있다.

(실시 형태 11)

본 실시 형태에서는, 도 13, 도 14에 도시하는 바와 같이, 다층 유로(4)를 구비한 측정부(1)를 유체 통로(7)와 별체 구성으로 하고 있다.

즉, 다층 유로(4)를 구성하는 4개의 분할 유로(3a 내지 3d)는 3매의 칸막이(2a 내지 2c)로 구획되어 있고, 또한 측정부(1)는 단면 장방형을 이루는 직사각형 형상을 이루고, 짧은 변측의 벽에 개구(24, 25)를 갖는 것이다.

한편, 초음파 송수신 장치(16, 17)는 상기 측정부(1)가 삽입되는 유체 통로(7)측에 배치된다. 그 때문에, 유체 통로(7)가 대향하는 짧은 변측에 상기 초음파 송수신 장치(16, 17)를 설치하기 위한 오목부(14, 15)가 형성되어 있다.

측정부(1)가 유체 통로(7)에 세팅되었을 때, 오목부(14, 15)와 개구(24, 25)가 위치적으로 합치하고, 이러한 개구(24, 25)를 거쳐 각 분할 유로(3)에는 초음파 전파로가 설정된다.

상기 개구(24, 25)에는 유체가 오목부(14, 15)에 난입하지 않도록 철망 또는 펀칭 메탈 등의 다공판으로 이루어지는 초음파 투과재(18, 19)가 매설되어 있다[또한 도면에서는 상류측의 초음파 송수신 장치(16)와 상대하는 것을 대표하여 도시했음].

초음파 송수신 장치(16, 17) 사이의 초음파 전파 시간은 계측 제어 장치(26)로 계측되고, 그 결과를 기초로 연산 장치(20)가 유속을, 또한 필요에 따라 이 유속을 기초로 유량을 연산하는 것이다. 이러한 계측 제어 장치(26), 연산 장치(20) 등은 리듐 전지 등의 전지 전원(전원 장치)(27)으로 구동되도록 되어 있다.

또한, 유체 통로(7)의 유입측에는 지진 발생시 등에 폐쇄되는 밸브 본체(28)가 접속되어 있다. 그리고, 밸브 본체(28)의 구동부(29), 계측 제어 장치(26), 연산 장치(20) 등은 U자 형상을 이루는 유로 구성재로 둘러싸인 부위에 배치되어 있어, 전체적으로 콤팩트하게 구성되어 있다.

초음파 송수신 장치(16, 17) 사이의 초음파 전파로는, 중앙의 칸막이(2b)와 대향하고, 중앙의 인접하는 2개의 분할 유로(3b, 3c)에 주로 대향하고 있다.

상기 구성에 있어서, 유체의 유량 계측 동작을 설명한다.

우선, 상류측의 초음파 송수신 장치(16)로부터 흐름과 순방향으로 게다가 경사지게 가로지르도록 초음파를 발생한다.

이 초음파는 유체의 흐름 중을 음속으로 전파하고, 하류측의 초음파 송수신 장치(17)에 의해 검출되어서 전기 신호로 변환된다. 그리고, 계측 제어 장치(26)의 증폭기로 그 전기 신호를 증폭하고, 비교기에 의해 기준 신호와 비교하여 초음파 신호가 수신된 것을 검출한다.

이 비교 신호의 변화는 반복부로 이송되어서, 지연부를 거쳐서 다시 트리거부로 송신한다.

이 반복 회수는 회수 설정부에 의해 설정된 회수에서 종료한다.

시간 측정부는 최초의 트리거 신호가 송신되었을 때에 타이머가 재설정되고, 반복이 종료할 때까지의 시간을 계측한다.

상류로부터 하류로의 초음파의 송신을 종료하면, 전환부에 의해 송수신의 방향이 변경된다.

하류측의 초음파 송수신 장치(17)로부터 상류측의 초음파 송수신 장치(16)를 향해서, 즉 하류로부터 상류를 향해서 송신이 실행되고, 상술한 바와 같이 반복해서 송신이 실행되고 그 시간이 계시된다. 상류로부터 하류로의 시간과 하류로부터 상류로의 시간차로부터, 연산 장치(20)에서 전파 시간 역수차 등의 연산식에 의해 유속이 또한 필요에 따라 유량이 산출된다.

밸브 본체(28)는 유체 유동에 이상이 있던 때나, 지진 발생시 등에 폐쇄되도록 되어 있다.

그런데, 전술한 바와 같이, 측정부(1)는 유체 통로(7)와 별체 구성이기 때문에, 측정부(1)의 가공 등이 단독으로 가능하다. 그리고, 고정밀도의 측정부를 간단히 얻을 수 있기 때문에, 사양의 변경 등에도 정확하게 대처할 수 있게 된다.

다음에, 측정부(1)로의 유체 유동 형태를 말한다. 유체는 밸브 본체(28)를 통과한 후, 상류실(10)에 이르고, 다음에 측정부(1)의 전단계 유로(5)에서 정류되어, 분할 유로(3a 내지 3d)로 흘러들어간다.

따라서, 유체가 분할 유로(3a 내지 3d)에 안정되고, 또한 균등하게 유동하기 때문에, 초음파 송수신 장치(16, 17)에 의한 유속 측정은 분할 유로(3a 내지 3d)의 모두에 걸쳐서 실행할 필요가 없고, 중앙의 인접하는 분할 유로(3b, 3c)를 주체로 실행하면, 초기 목적이 달성된다.

또한 적어도 계측 대상이 되는 중앙의 인접하는 분할 유로(3b, 3c)의 각 높이는 경계층 영역의 범위내에 설정하고, 계측 정밀도가 외적 요인에 의해 영향을 받지 않도록 되어 있다.

일반적으로는 대상 유체가 가스 등의 기체인 경우, 하나의 칸막이의 경계층은 15㎜이고, 그 때문에 경계층 영역의 범위내로 하려고 하면, 분할 유로(3b, 3c)의 각 높이는 각각 30㎜ 이내로 하면 된다.

(실시 형태 12)

본 실시 형태에서는, 분할 유로(3a 내지 3d)내의 유체 유동을 양호하게 한다. 그 때문에, 도 15에 도시하는 바와 같이, 칸막이(2a 내지 2c)의 길이, 즉 분할 유로(3a 내지 3d)의 길이를 초음파 송수신 장치(16, 17)의 초음파 송수신 영역 길이(W)에 대략 일치시킨 것이다.

이렇게 함으로써, 칸막이(2a 내지 2c)의 길이, 즉 분할 유로(3a 내지 3d)의 길이는 필요 최저한으로 할 수 있고, 그 분류체의 유동압 손실을 적게 할 수 있다.

(실시 형태 13)

본 실시 형태에서는, 도 16에 도시하는 바와 같이, 측정부(1)의 양단 개구 가장자리를 원호 형상 혹은 테이퍼 형상으로 하는 등 끝이 가는 형상으로 한다. 이와 같이 하여, 측정부(1)로 유체가 유동할 때에, 원활하게 유체를 흘리고, 소용돌이 등의 발생이 없도록 한다.

물론, 칸막이(3a 내지 3c)의 단부도 동일한 끝이 가는 형상으로 형성하면, 효과를 한층 더 기대할 수 있다.

다음에, 측정부(1)의 개구에 정류부를 설치하고, 그 내부로의 유체 유동에 고안을 부가한 예를 나타낸다.

(실시 형태 14)

본 실시 형태는, 도 17에 도시하는 바와 같이, 측정부(1)의 개구에 철망 등의 망형상 부재(30, 31)를 설치한 것이다.

이 구성에 의하면, 상류측의 흐름이 혼란된 상태에서도, 망형상 부재(30)에서 정류되어서, 안정된 흐름 형태로 측정부(1)의 전단계 유로(5)에 이르고, 또한 이 전단계 유로(5)에서 한층더 정류가 이루어진다.

(실시 형태 15)

본 실시 형태에서는, 도 18에 도시하는 바와 같이, 정류부로서 벌집 형상의 다공체(32, 33)를 채용한다. 실시 형태 14와 동일한 작용 효과가 얻어지는 것은 물론이다.

또한, 실시 형태 14와 15에서는, 역류시에도 측정부(1)로의 유체 유동이 안정된 대책을 실시했다. 혹시 역류가 일어나지 않을 경우에는, 측정부(1)의 상류측으로만 유체 유동 안정화 대책을 실시할 수도 있다.

(실시 형태 16)

본 실시 형태에서는, 도 19 및 도 20에 도시하는 바와 같이, 측정부(1)의 한쪽 짧은 변 벽부에 적어도 한 쌍의 초음파 송수신 장치(16, 17)를 유체의 흐름 방향으로 소정 간격을 두고 배치한다.

초음파 송수신 장치(16, 17)는 한쪽으로부터 송신된 초음파가 대향벽에 반사하여 다른 쪽으로 수신되도록 되어 있다. 즉, 초음파 전파 경로가 Ｖ자형 형상을 이루도록 설정되어 있다.

더 설명하면, 계측 제어 장치(26)가 초음파 송수신 장치(16, 17) 사이에 교대로 초음파를 송수신시켜서, 유체의 흐름에 대하여 순방향과 역방향의 초음파 전파 시간의 차를 일정 간격을 두고서 계측하며, 전파 시간차 신호로서 출력하도록 하고 있다.

계측 제어 장치(26)로부터의 전파 시간차 신호는 연산 장치(20)에 입력되어서 전파 시간차 신호로부터 유속을, 또한 필요에 따라 유량을 연산하도록 하고 있다.

이 예에서는, 초음파 송수신 장치(16, 17)를 동일 측벽면에 설치할 수 있고, 또한 초음파 송수신 장치(16, 17)가 유로부를 사이에 두고 대향하여 장착하는 것에 비하여 초음파 전파 경로 길이가 길다.

그 결과, 초음파 송수신 장치(16, 17)의 설치 각도나 유로폭의 크기의 자유도가 증가하고, 설치성이 우수한 유량 계측 장치로 하는 것이 가능하다.

(실시 형태 17)

본 실시 형태에서는, 도 21에 도시하는 바와 같이, 초음파 송수신 장치(16, 17)의 설치측의 유로 벽면을 초음파 흡수 부재(34)(예컨대 표면에 미세한 다공을 갖는 수지)로 구성한다. 이와 같이 하여, 송신측의 초음파 송수신 장치로부터 발신된 초음파의 성분이 직접 벽면 및 벽면 근방을 통해 반사되지 않고, 정규 초음파 이외의 것이 수신되는 것을 억제할 수 있다.

따라서, 분할 유로내의 전파로를 통한 반사파를 주로 받기 때문에 노이즈가 적은 신호를 수신할 수 있어, 측정 정밀도를 향상시킬 수 있다.

(실시 형태 18)

본 실시 형태에서는, 도 22에 도시하는 바와 같이, 초음파 전파로에 있어서의 초음파의 반사면에 음파의 반사율이 높은 재질, 예컨대 경면 처리된 금속판으로 이루어지는 초음파 반사 부재(35)를 설치한다. 이와 같이 하여, 초음파의 반사시에 있어서의 감쇠나 산란이 줄고, 초음파의 전파를 효율적으로 실행하는 것이 가능해지며, 수신파에 있어서의 노이즈 성분이 줄어 한층 더 정밀도가 양호한 측정이 가능하다.

(실시 형태 19)

실시 형태 18에서는, 초음파 전파 경로에 있어서의 반사를 1회로 한 Ｖ자형 전파 경로에 관하여 설명했다. 본 실시 형태에서는, 도 23에 도시하는 바와 같이, 전파 경로에 관해서는 대향 벽면으로 2회 반사하는 Ｗ자형 전파 경로로 하고 있다. 실시 형태 18과 동일한 효과가 있어 사용 가능하다. 이 경우에도, 초음파의 반사면에 초음파 반사 부재(35)를 설치할 수도 있는 것은 물론이다.

또한, 실시 형태 16 내지 19에서는, 측정부(1)의 구성, 즉 분할 유로 및 그 상하류측에 전단계 유로가 설치되어 있는 점은 앞의 예와 동일하기 때문에 생략하고 있다.

또한, 각 실시 형태에 설명한 많은 예는, 단독으로도 혹은 서로 조합하여 실시할 수 있는 것은 물론이다.

본 발명의 측정부에는 분할 유로에 이르는 유체를 미리 정류하는 전단계 유로를 설치한다.

이와 같이 하여 계측 대상의 유체는 전단계 유로로 정류되고, 그 후 분할 유로로 균등하게 유동하게 되고, 그 결과 초음파 전파에 편차를 발생시키지 않는다.

측정부를 유체 통로와는 별체 구성으로 하면, 칸막이에 의해 복수의 분할 유로로 분할되어 있는 복잡한 유로를 용이하게 제작할 수 있고, 부가하여 치수 정밀도도 높일 수 있다.

전단계 유로는 유체의 흐름 방향으로 일정 단면으로 하고, 바람직하게는 측정부를 단면 장방형의 직사각형 형상으로 하고, 그 짧은 변의 높이를 H, 전단계 유로의 흐름 방향의 길이를 L로 했을 때, L>H의 관계로 설정한다.

칸막이의 두께는 분할 유로로의 초음파 전파를 양호하게 하기 위해서, 초음파 송수신 수단에 의한 초음파의 파장보다도 짧은 값으로 설정한다. 또한, 칸막이의 설치에 관하여, 그 상류측 또는 하류측 중 어느 한쪽으로 경사하면, 이물질의 퇴적 등을 억제할 수 있다.

복수매의 칸막이의 1매를 초음파 송수신 수단에 있어서의 초음파 송신 영역의 중앙에 위치시키면, 이 중앙 칸막이를 기점으로 하여 복수의 분할 유로를 대칭으로 배치하여 유체 계측의 균등화를 도모할 수 있다. 구체적으로는 칸막이를 홀수 매수로 하고, 중앙부에 위치하는 1매의 칸막이를 초음파 송신 영역의 중앙에 위치시키면 된다.

전단계 유로를 유체 통로의 상류실로 돌출하여 위치시키면, 유체가 우회하는 흐름 형태를 취하여 전단계 유로로 흘러 들어오게 된다.

그 때문에, 유체 통로의 입구측이 굴곡되어 있다고 해도, 상기 우회적 흐름에서 흐름의 편향 성분 등이 시정되어, 그 후 전단계 유로에 이른다.

분할 유로 중 적어도 일부 노면을 비점착성 재료로 표면 처리해 두면, 이물질 등의 부착을 가급적으로 방지할 수 있다.

초음파 송수신 수단을 설치한 부위의 분할 유로측을 다공판으로 덮도록 하면, 분할 유로에서의 흐름의 혼란이 없어지고, 초음파 계측 정밀도를 한층 더 높일 수 있다. 다공판 대신에 50 내지 500 메쉬의 철망을 이용해도 무방하다.

각 분할 유로로의 유체 유동이 균등화되게 되면, 초음파에 의한 계측 대상으로서 모든 분할 유로를 설정할 필요는 없고, 그 중 일부 분할 유로로 초음파를 발신하며, 유체를 전파한 후의 초음파를 수신하도록 할 수도 있다.

또한, 초음파 송수신 수단은 복수의 슬릿을 형성한 압전 진동자를 구비하고, 상기 슬릿이 상기 칸막이와 평행 방향을 향하도록 설정한다. 이로써, 초음파의 전파가 효율적으로 실행된다.

또한, 상기 압전 진동자의 슬릿이 칸막이와 직교 방향을 향하도록 설정하면, 복수의 분할 유로로 편차없이 초음파를 전파할 수 있다.

분할 유로의 양측 유로 부근으로의 유입을 억제하고, 중앙부의 유속을 증가하여, 경계층 부근의 불균일한 흐름의 영향을 적게 하여 계측 정밀도를 높이기 위해서, 상류측으로부터 하류측으로 감에 따라서 분할 유로의 수를, 예컨대 단계적으로 늘리거나, 각 분할 유로의 길이, 혹은 단면적을 변화시키거나, 칸막이의 두께를 변경하는 것을 고려할 수 있다. 또한, 분할 유로의 길이와 단면적을 변화시킬 수도 있다.

초음파 송수신 수단의 배치 부위는 분할 유로를 경사지게 가로지르듯이 초음파가 전파하도록 초음파 송수신 수단을 서로 대향부에 배치하거나, 초음파를 대향면에서 반사시켜서 분할 유로를 경사지게 가로지르듯이 초음파가 전파하도록 초음파 송수신 수단을 동일측에 배치하는 것을 고려할 수 있다. 초음파를 반사시키는 것에서는, 반사 벽면에 초음파 반사 부재를 설치하면, 초음파 전파 효율이 높아진다.

칸막이의 간격은 분할 유로가 경계층 영역으로 되도록 선정한다. 또한, 분할 유로를 초음파 송수신 수단의 초음파 송수 영역에 대응한 길이로 설정한다.

측정부에 있어서의 전단계 유로의 노벽 단부를 끝이 가는 형상의 단면 형상으로 설정함으로써, 유체의 유동 저항이 저감된다.

또한, 측정부에 있어서의 전단계 유로의 단부 개구에 정류 수단, 예컨대 망 형상 부재나 다공체를 설치함으로써, 한층 더 유체의 흐름을 안정적으로 할 수 있다.

본 발명의 초음파식 유체 계측 장치는, 가스 등의 기체 유체, 물이나 기름 등의 액체 유체에 있어서, 그것들의 유속 측정, 혹은 유량 계측 등에 이용할 수 있다. 또한, 유체의 종별도 인식할 수 있다.

Claims

칸막이를 거쳐서 복수의 분할 유로를 형성한 측정부를 중간에 갖는 유체 통로와,

상기 분할 유로를 흐르는 유체 중에 초음파를 발신하고, 유체를 통과한 후의 초음파를 수신하는 적어도 한 쌍의 초음파 송수신 장치와,

상기 초음파 송수신 장치에 의한 초음파의 전파 시간에 기초하여 유체의 유속 및 유량 중 적어도 하나를 연산하는 연산 장치를 구비하며,

상기 측정부에는 상기 분할 유로에 이르는 유체를 미리 정류하는 전단계 유로(run-up flow channel)를 설치하며, 상기 측정부의 단면 장방형의 직사각형 형상의 짧은 변의 높이를 H, 전단계 유로의 흐름 방향의 길이를 L로 했을 때, L>H의 관계로 설정한

초음파식 유체 계측 장치.
유체 통로와,

상기 유체 통로와 별체 구성으로서, 칸막이를 거쳐서 복수의 분할 유로를 형성한 측정부와,

상기 분할 유로를 흐르는 유체 중에 초음파를 발신하고, 유체를 통과한 후의 초음파를 수신하는 적어도 한 쌍의 초음파 송수신 장치와,

상기 초음파 송수신 장치에 의한 초음파의 전파 시간에 기초하여 유체의 유속 및 유량 중 적어도 하나를 연산하는 연산 장치를 구비하며,

상기 측정부에는 상기 분할 유로에 이르는 유체를 미리 정류하는 전단계 유로를 설치하며, 상기 측정부의 단면 장방형의 직사각형 형상의 짧은 변의 높이를 H, 전단계 유로의 흐름 방향의 길이를 L로 했을 때, L>H의 관계로 설정한

초음파식 유체 계측 장치.
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칸막이를 거쳐서 복수의 분할 유로를 형성한 측정부를 중간에 갖는 동시에, 상기 측정부의 단부 근방에 복수의 절곡판과 굴곡부를 구비하고, U자형상을 이루는 상류실과 하류실을 갖는 유체 통로와,

상기 분할 유로를 흐르는 유체 중에 초음파를 발신하고, 유체를 통과한 후의 초음파를 수신하는 적어도 한 쌍의 초음파 송수신 장치와,

상기 초음파 송수신 장치에 의한 초음파의 전파 시간에 기초하여 유체의 유속 및 유량 중 적어도 하나를 연산하는 연산 장치를 구비하며,

상기 측정부에는 상기 분할 유로에 이르는 유체를 미리 정류하는 전단계 유로를 설치하며, 상기 전단계 유로를 상기 유체 통로의 상류실로 돌출하여 위치시켜서, 상기 복수의 절곡판과 굴곡부를 경유하여 상기 전단계 유로에 유체를 도입하는

초음파식 유체 계측 장치.
제 1 항, 제 2 항 또는 제 9 항중 어느 한 항에 있어서,

상기 분할 유로 중 적어도 일부 노면을 비점착성 재료로 표면 처리한

초음파식 유체 계측 장치.
제 1 항, 제 2 항 또는 제 9 항중 어느 한 항에 있어서,

상기 초음파 송수신 장치를 설치한 부위의 상기 분할 유로측을 다공판으로 덮은

초음파식 유체 계측 장치.
제 1 항, 제 2 항 또는 제 9 항중 어느 한 항에 있어서,

상기 초음파 송수신 장치를 설치한 부위의 상기 분할 유로측을 50 내지 500 메쉬의 철망으로 덮은

초음파식 유체 계측 장치.
제 1 항, 제 2 항 또는 제 9 항중 어느 한 항에 있어서,

복수의 상기 분할 유로 중 일부 유로에 초음파를 발신하고, 유체를 전파한 후의 초음파를 수신하는 적어도 한 쌍의 상기 초음파 송수신 장치를 구비한

초음파식 유체계측 장치.
제 1 항, 제 2 항 또는 제 9 항중 어느 한 항에 있어서,

상기 초음파 송수신 장치는 복수의 슬릿을 형성한 압전 진동자를 구비하고, 상기 슬릿이 상기 칸막이와 평행 방향을 향하도록 설정한

초음파식 유체 계측 장치.
제 1 항, 제 2 항 또는 제 9 항중 어느 한 항에 있어서,

상기 초음파 송수신 장치는 복수의 슬릿을 형성한 압전 진동자를 구비하고, 상기 슬릿이 상기 칸막이와 직교 방향을 향하도록 설정한

초음파식 유체 계측 장치.
제 1 항, 제 2 항 또는 제 9 항중 어느 한 항에 있어서,

상기 칸막이의 단부 양측을 유체의 흐름 방향 상류측으로 돌출시킨

초음파식 유체 계측 장치.
제 1 항, 제 2 항 또는 제 9 항중 어느 한 항에 있어서,

상기 칸막이의 단부 양측을 유체의 흐름 방향 하류측으로 후퇴시킨

초음파식 유체 계측 장치.
제 1 항, 제 2 항 또는 제 9 항중 어느 한 항에 있어서,

상기 칸막이의 단부를 끝이 가는 형상의 단면으로 한

초음파식 유체 계측 장치.
제 1 항, 제 2 항 또는 제 9 항중 어느 한 항에 있어서,

상기 분할 유로의 수를 계측 유로의 상류측으로부터 하류측으로 감에 따라서 증가시킨

초음파식 유체 계측 장치.
제 1 항, 제 2 항 또는 제 9 항중 어느 한 항에 있어서,

상기 분할 유로의 수를 계측 유로의 상류측으로부터 하류측으로 감에 따라서 단계적으로 증가시키고, 또한 각 단마다 상기 분할 유로의 단면적을 동일하게 한

초음파식 유체 계측 장치.
제 1 항, 제 2 항 또는 제 9 항중 어느 한 항에 있어서,

상기 분할 유로의 길이를 계측 유로의 유체의 유속 분포에 따라 설정한

초음파식 유체 계측 장치.
제 1 항, 제 2 항 또는 제 9 항중 어느 한 항에 있어서,

상기 분할 유로의 단면적을 계측 유로의 유체의 유속 분포에 따라 변화시킨

초음파식 유체 계측 장치.
제 1 항, 제 2 항 또는 제 9 항중 어느 한 항에 있어서,

상기 칸막이의 두께를 변경함으로써, 계측 유로의 유체의 유속 분포에 따라 상기 분할 유로의 단면적을 변화시킨

초음파식 유체 계측 장치.
제 1 항, 제 2 항 또는 제 9 항중 어느 한 항에 있어서,

계측 유로의 유체의 유속 분포에 따라, 상기 분할 유로의 길이와 단면적을 변화시킨

초음파식 유체 계측 장치.
제 1 항, 제 2 항 또는 제 9 항중 어느 한 항에 있어서,

상기 분할 유로를 경사지게 가로질러 초음파가 전파하도록 상기 초음파 송수신 장치를 서로 대향부에 배치한

초음파식 유체 계측 장치.
제 1 항, 제 2 항 또는 제 9 항중 어느 한 항에 있어서,

초음파를 대향면에서 반사시켜서 상기 분할 유로를 경사지게 가로질러 초음파가 전파하도록 상기 초음파 송수신 장치를 동일측에 배치한

초음파식 유체 계측 장치.
제 1 항, 제 2 항 또는 제 9 항중 어느 한 항에 있어서,

초음파를 대향면에서 반사시켜서 상기 분할 유로를 경사지게 가로질러 초음파가 전파하도록 상기 초음파 송수신 장치를 동일측에 배치하는 동시에, 초음파가 반사되는 벽면에 초음파 반사 부재를 설치한

초음파식 유체 계측 장치.
제 1 항, 제 2 항 또는 제 9 항중 어느 한 항에 있어서,

상기 분할 유로가 경계층 영역으로 되도록 상기 칸막이의 간격을 선정한

초음파식 유체 계측 장치.
제 1 항, 제 2 항 또는 제 9 항중 어느 한 항에 있어서,

상기 분할 유로를 상기 초음파 송수신 장치의 초음파 송수 영역에 대응한 길이로 설정한

초음파식 유체 계측 장치.
제 1 항, 제 2 항 또는 제 9 항중 어느 한 항에 있어서,

상기 측정부에 있어서의 상기 전단계 유로의 노벽 단부를 끝이 가는 형상의 단면 형상으로 설정한

초음파식 유체 계측 장치.
제 1 항, 제 2 항 또는 제 9 항중 어느 한 항에 있어서,

상기 측정부에 있어서의 상기 전단계 유로의 단부 개구에 정류부를 설치한

초음파식 유체 계측 장치.
제 1 항, 제 2 항 또는 제 9 항중 어느 한 항에 있어서,

상기 측정부에 있어서의 전단계 유로의 단부 개구에 망형상 부재로 이루어지는 정류부를 설치한

초음파식 유체 계측 장치.
제 1 항, 제 2 항 또는 제 9 항중 어느 한 항에 있어서,

상기 측정부에 있어서의 상기 전단계 유로의 단부 개구에 다공체로 이루어지는 정류부를 설치한

초음파식 유체 계측 장치.
제 1 항, 제 2 항 또는 제 9 항중 어느 한 항에 있어서,

상기 전단계 유로를 유체의 흐름 방향으로 일정 단면으로 한

초음파식 유체 계측 장치.
제 1 항, 제 2 항 또는 제 9 항중 어느 한 항에 있어서,

상기 칸막이의 두께를 상기 초음파 송수신 장치에 의한 초음파의 파장보다도 짧은 값으로 설정한

초음파식 유체 계측 장치.
제 1 항, 제 2 항 또는 제 9 항중 어느 한 항에 있어서,

상기 칸막이는 상류측 또는 하류측 중 어느 한쪽에 경사지게 설치된

초음파식 유체 계측 장치.
제 1 항, 제 2 항 또는 제 9 항중 어느 한 항에 있어서,

복수매의 상기 칸막이중 1매를 상기 초음파 송수신 장치에 있어서의 초음파 송신 영역의 중앙에 위치시킨

초음파식 유체 계측 장치.
제 1 항, 제 2 항 또는 제 9 항중 어느 한 항에 있어서,

상기 칸막이가 홀수매 배치되고, 중앙부에 위치하는 1매의 칸막이를 상기 초음파 송수신 장치에 있어서의 초음파 송신 영역의 중앙에 위치시킨

초음파식 유체 계측 장치.