WO2012063448A1 - 超音波式流量計測装置 - Google Patents
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- G01F1/667—Arrangements of transducers for ultrasonic flowmeters; Circuits for operating ultrasonic flowmeters
Definitions
- the present invention relates to an ultrasonic flow measuring device.
- FIG. 10 is an overall perspective view of a conventional ultrasonic flow measuring device described in Patent Document 1
- FIG. 11 is a cross-sectional view taken along line 11-11 when cut along plane A in FIG. 10
- FIG. FIG. 13 is an exploded perspective view of the multilayer flow path member of the flow rate measuring device
- FIG. 13 is a cross-sectional view in the 13-13 direction when cut along the plane B in FIG.
- the multilayer flow path member 100 includes a partition plate 103 for partitioning the measurement flow path 101 into a plurality of flat flow paths 102, and an edge along the fluid flow direction in the partition plate 103. And a frame 105 that supports 104.
- the frame 105 is formed in a rectangular box shape by the left and right side plates 106 and 107, the top plate 108, and the bottom plate 109.
- the partition plate 103 is held horizontally between the left and right side plates 106 and 107 with a predetermined interval in the vertical direction.
- a plurality of slits 110 for holding the partition plate 103 at a predetermined interval are provided on the inner surfaces of the side plates 106 and 107.
- the slits 110 are provided at equal intervals in a direction orthogonal to the fluid flow so that the cross-sectional area of the flat channel 102 is uniform.
- the ultrasonic waves pass through the side plates 106 and 107 of the frame 105 of the multilayer flow path member 100 located in the ultrasonic propagation path 112.
- An opening 113 is provided.
- a filter member 114 is attached to the opening 113.
- a plurality of flanges 115 are provided on the edge 104 of the partition plate 103.
- a through hole 116 is provided at a position corresponding to the flange 115 of the partition plate 103.
- the end face of the partition plate 103 is exposed through the through hole 116. Since the through-hole 116 is provided for each flange 115, when the flange 115 is fixed to the frame 105, it is bonded and fixed using an adhesive 117.
- the side walls 106 and 107 and the partition plate 103 are bonded and fixed by the adhesive 117 after the flange portion 115 is inserted into the through hole 116. For this reason, the number of parts is large, and a lot of time is required for assembly, resulting in high costs. Further, it is conceivable that when the adhesive 117 protrudes toward the flat flow channel 102, the flow in the flat flow channel 102 is disturbed and the flow rate measurement accuracy is deteriorated. Thus, from the viewpoint of the assembly of the partition plate 103 and the measurement accuracy, the conventional ultrasonic flow measurement device still has room for improvement.
- the first side wall along the flow direction of the fluid to be detected, the second side wall disposed opposite to the first side wall, and the bottom of the first side wall are spanned from the bottom of the second side wall.
- a flow path through which a fluid to be detected flows which is formed from an upper wall portion that connects the bottom plate portion, the upper portion of the first sidewall portion, and the upper portion of the second sidewall portion, and an opening provided in the upper wall portion that faces the bottom plate portion.
- a partition plate that is inserted from the opening and divides the flow path into a plurality of parts, an ultrasonic transmission body that covers the opening, and an ultrasonic wave that is transmitted from one ultrasonic transducer through the ultrasonic transmission body
- Ultrasonic circuit including a measurement circuit unit that performs a calculation and a calculation circuit unit that obtains the flow rate of the fluid to be detected based on a signal from the measurement circuit unit Is the amount measuring apparatus.
- the ultrasonic flow measuring device only needs to insert a partition plate from the opening when the flow path is partitioned into a plurality of parts, and does not require time for assembly. Further, there is no protrusion inside the plurality of flow paths, and high-precision flow rate measurement can be realized.
- FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of an ultrasonic flow rate measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 2 is a side view of the flow path block of the ultrasonic flow measuring device.
- FIG. 3 is an exploded perspective view of a flow path block of the ultrasonic flow measuring device.
- FIG. 4A is a perspective view of a partition plate of the ultrasonic flow measuring device.
- FIG. 4B is a perspective view of a protrusion of the partition plate of the ultrasonic flow measuring device.
- FIG. 5A is a perspective view of an insertion groove of the ultrasonic flow rate measuring device.
- 5B is a cross-sectional view in the 5B-5B direction when cut along the plane C in FIG. 5A.
- FIG. 6 is an assembled perspective view of the partition plate of the ultrasonic flow measuring device according to the embodiment of the present invention.
- FIG. 7 is an assembly plan view of the partition plate of the ultrasonic flow measuring device.
- FIG. 8 is a plan view of a flow path block of the ultrasonic flow measuring device.
- FIG. 9 is a plan view when an ultrasonic transmission body is disposed in the flow path block of the ultrasonic flow measuring device.
- FIG. 10 is an overall perspective view of a conventional ultrasonic flow measuring device.
- 11 is a cross-sectional view in the 11-11 direction when cut along the plane A in FIG.
- FIG. 12 is an exploded perspective view of a multilayer flow path member of a conventional ultrasonic flow measuring device.
- 13 is a cross-sectional view in the 13-13 direction when cut along the plane B in FIG.
- FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of an ultrasonic flow measuring device according to an embodiment of the present invention
- FIG. 2 is a side view of a flow path block of the ultrasonic flow measuring device
- FIG. 3 is an ultrasonic flow measuring device. It is a disassembled perspective view of the flow path block of an apparatus.
- the ultrasonic flow measuring device 1 is composed of a flow path block 2 and a sensor block 3.
- the rectangular flow path 4 includes a first side wall portion 5 along an arrow 28 indicating a flow direction of the fluid to be detected, a second side wall portion 6 disposed to face the first side wall portion 5, and a bottom plate portion 7. And the upper wall 40 and the opening 8.
- the fluid to be detected of the flow path block 2 flows through the flow path 4.
- the bottom plate portion 7 is stretched from the bottom portion 5a of the first side wall portion to the bottom portion 6a of the second side wall portion.
- the upper wall part 40 connects the upper part 5b of the first side wall part and the upper part 6b of the second side wall part.
- the opening 8 is provided in the upper wall portion 40 and faces the bottom plate portion 7.
- a plurality of partition plates 9 as partition means are inserted into the flow path 4 from the opening 8 to partition the flow path 4 into a plurality.
- the channel 4 is composed of a plurality of flat channels 10.
- Upper projections 11 are formed on the upper portions of both end portions of the partition plate 9, and lower projections 12 are formed on a plurality of locations on the lower end portion of the partition plate 9.
- the lower protrusion 12 and the upper protrusion 11 are inserted into an insertion groove portion 13 provided in the bottom plate portion 7 and an insertion groove portion 14 provided in the upper wall portion 40, respectively.
- the partition plate 9 inserted from the opening 8 is supported by the insertion grooves 13 and 14, thereby realizing an accurate flow path size.
- the flow of the fluid to be detected is accurately measured.
- an ultrasonic transmission body 15 that covers the opening 8 is provided.
- the ultrasonic transmission body 15 a wire mesh, a resin mesh, a foam resin, or the like is used.
- a sensor block 3 is integrated with the flow path block 2 at the upper part of the ultrasonic flow measuring device 1 with the ultrasonic transmission body 15 interposed therebetween.
- the first ultrasonic transducer 16 and the second ultrasonic transducer 17 are fixed to the sensor block 3 with a certain angle. As described above, a plurality of ultrasonic transducers are provided to face the bottom plate portion 7. That is, the ultrasonic wave transmitted through the ultrasonic transmission body 15 and transmitted from the first ultrasonic wave transmitter / receiver 16 which is one ultrasonic wave transmitter / receiver is reflected by the bottom plate portion 7 and the other ultrasonic wave transmitter / receiver. Is received by the second ultrasonic transducer 17.
- the first ultrasonic transducer 16 is sandwiched between the packing 18 and the packing 19, and the fixing component 20 is used.
- the functions of the packings 18 and 19 include the role of preventing the fluid to be detected from being solid-propagated to the sensor block 3 by sealing the fluid to be detected and the vibrations of the first ultrasonic transducer 16 and the second ultrasonic transducer 17.
- a substrate 21 is provided above the first ultrasonic transducer 16 and the second ultrasonic transducer 17.
- the substrate 21 has a measurement circuit unit 22 that measures the ultrasonic propagation time between the first ultrasonic transducer 16 and the second ultrasonic transducer 17, and a fluid to be detected based on a signal from the measurement circuit unit 22.
- An arithmetic circuit unit 23 for obtaining a flow rate is provided.
- the measurement circuit unit 22 measures the ultrasonic propagation time between the plurality of ultrasonic transducers.
- the insertion groove portion 13 is provided at a position different from the reflection position 7a where most of the ultrasonic waves in the bottom plate portion 7 are reflected. Therefore, the ultrasonic wave transmitted from the first ultrasonic transducer 16 is reflected by the bottom plate portion 7 having a flat surface and is received by the second ultrasonic transducer 17. Since the ultrasonic reflection position 7a does not have an uneven portion such as the insertion groove 13, the ultrasonic wave reception sensitivity is good and the measurement is stable.
- the ultrasonic wave transmitted from the first ultrasonic transducer 16 is reflected by the reflecting surface 26 of the bottom plate portion 7 as indicated by an arrow 24 and is received by the second ultrasonic transducer 17.
- the inlet wall surface 27 of the flow path 4 into which the fluid to be detected flows is configured by a curved surface.
- FIG. 4A is a perspective view of the partition plate of the ultrasonic flow measurement device according to the embodiment of the present invention
- FIG. 4B is a perspective view of a protrusion of the partition plate of the ultrasonic flow measurement device
- FIG. 5B is a cross-sectional view in the 5B-5B direction when cut along the plane C in FIG. 5A.
- the vertical cross section of the insertion groove 13 has a shape that expands in the inlet direction by the inclined surfaces 32 and 33. That is, the upper portion 13a of the insertion groove is larger than the width 12a of the lower protrusion, and the lower portion 13b of the insertion groove is smaller than the width 12a of the lower protrusion.
- the upper part 13a of the insertion groove part is larger than the width 12a of the lower protrusion, the lower protrusion 12 is easily inserted into the insertion groove part 13.
- the lower portion 13b of the insertion groove is smaller than the width 12a of the lower protrusion, the lower protrusion 12 is held in the insertion groove 13 without a gap.
- the partition plate 9 is easily assembled and fixed at a position in the flow path 4.
- the lower portion 13 b of the insertion groove portion is a size between the contact portions 29, 30, and 31 and is smaller than the plate thickness of the partition plate 9.
- FIG. 6 is an assembled perspective view of the partition plate of the ultrasonic flow rate measuring device according to the embodiment of the present invention
- FIG. 7 is an assembly plan view of the partition plate of the ultrasonic flow rate measuring device.
- the insertion groove 14 includes an inclined surface 35 that expands in the upward direction into which the partition plate 9 is inserted.
- the insertion groove portion 14 is wider than the partition plate 9 due to the inclined surface 35, so that the partition plate 9 is easily inserted.
- the partition plate 9 is further inserted into the insertion groove portion 14, the lower protrusion 12 of the partition plate 9 is then inserted into the insertion groove portion 13 provided in the bottom plate portion 7.
- the partition plate 9 is inserted into the lower portion 13b of the insertion groove along the inclined surfaces 32 and 33 having dimensions larger than the plate thickness of the partition plate 9. Since the lower portion 13 b of the insertion groove is smaller than the thickness of the partition plate 9, there is no gap between the partition plate 9 and the insertion groove 13 when the partition plate 9 is inserted into the insertion groove 13.
- the partition plate 9 Since the partition plate 9 is easily inserted into the flow path block 2 by the inclined surfaces 32, 33, and 35 as described above, workability is good. In addition, after the partition plate 9 is inserted into the insertion groove portions 13 and 14, the partition plate 9 is fixed by the contact portions 29, 30, and 31, so the partition plate 9 is moved by the movement of the partition plate 9 and the flow of the fluid to be detected. It is possible to measure the flow rate with high accuracy without vibration.
- FIG. 8 is a plan view of a flow path block of the ultrasonic flow rate measuring device according to the embodiment of the present invention
- FIG. 9 is a plan view when an ultrasonic transmission body is disposed in the flow path block of the ultrasonic flow rate measuring device.
- the fluid to be detected that flows along the arrow 28 is rectified at the inlet wall surface 27 having a curved surface and is introduced into the flat flow channel 10.
- the introduced fluid to be detected flows through the plurality of flat channels 10 with an equal distribution ratio.
- the ultrasonic wave transmitted from the first ultrasonic wave transmitter / receiver 16 passes through the ultrasonic transmission body 15, crosses the flat flow path 10 obliquely, and on the reflection surface 26 of the bottom plate part 7. Reflected and received by the second ultrasonic transducer 17 (arrow 24). Similarly, the ultrasonic wave transmitted from the second ultrasonic transducer 17 as indicated by the arrow 25 is reflected by the reflecting surface 26 and received by the first ultrasonic transducer 16.
- the partition plate 9 only needs to be inserted into the insertion groove 14 and the insertion groove 13 in order to form the flat channel 10. Therefore, the flat flow path 10 is assembled in a short time.
- the insertion groove part 13 provided in the baseplate part 7 is provided in the position away from the reflection position 7a of an ultrasonic wave, it is transmitted from the 1st ultrasonic transducer 16 and the 2nd ultrasonic transducer 17. Ultrasonic waves are reflected efficiently. As a result, the receiving sensitivity of the first ultrasonic transducer 16 and the second ultrasonic transducer 17 is increased, and stable measurement is possible.
- the ultrasonic flow measuring device of the present invention is useful as a fluid flow measuring device.
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Abstract
超音波式流量計測装置は、流路と、開口部から挿入され流路を複数に仕切る仕切板と、超音波透過体と、超音波透過体を透過して一方の超音波送受波器から送信された超音波が底板部において反射して他方の超音波送受波器に受信されるように底板部に対向して設けられた複数の超音波送受波器と、複数の超音波送受波器間の超音波伝搬時間を計測する計測回路部と、計測回路部からの信号に基づいて被検出流体の流量を求める演算回路部とを含む。
Description
本発明は、超音波式流量計測装置に関する。
従来の超音波式流量計測装置は多層流路を構成するために、流路を区画する複数の仕切板を流路の両側板に設けたスリットに係止していた。そして、複数の扁平流路が形成されていた（例えば、特許文献１参照）。
図１０は特許文献１に記載された従来の超音波式流量計測装置の全体斜視図、図１１は図１０において平面Ａにより切断したときの１１－１１方向断面図、図１２は同超音波式流量計測装置の多層流路部材の分解斜視図、図１３は図１２において平面Ｂにより切断したときの１３－１３方向断面図である。図１０～図１３に示すように多層流路部材１００は、計測流路１０１を複数の扁平流路１０２に区画するための仕切板１０３と、仕切板１０３における流体の流れ方向に沿った縁部１０４を支持するフレーム１０５とを有している。すなわちフレーム１０５は、左右の側板１０６、１０７、天板１０８、および底板１０９によって矩形箱状に形成されている。そして左右の側板１０６、１０７間に仕切板１０３が水平に、鉛直方向の所定間隔を有して保持されている。
側板１０６、１０７の内面には、仕切板１０３を所定間隔を有して保持するための複数本のスリット１１０が設けられている。スリット１１０は、扁平流路１０２の断面積が均一になるように、流体の流れに対して直交する方向に等間隔に設けられている。
多層流路部材１００が計測流路１０１の多層部材取付部１１１に嵌められた状態において、超音波伝搬路１１２に位置する多層流路部材１００のフレーム１０５の側板１０６、１０７には、超音波通過用の開口１１３が設けられている。開口１１３には、フィルタ部材１１４が取り付けられている。仕切板１０３の縁部１０４には、複数個の鍔部１１５が設けられている。
フレーム１０５の側板１０６、１０７に設けられているスリット１１０には、仕切板１０３の鍔部１１５に対応した位置に貫通孔１１６が設けられている。貫通孔１１６を通して、仕切板１０３の端面が露出する。貫通孔１１６は、鍔部１１５ごとに設けられているので、鍔部１１５がフレーム１０５に固定される際には、接着剤１１７を使用して接着固定される。
多層流路部材１００が組み立てられる際、貫通孔１１６に鍔部１１５が挿入された後、側壁１０６、１０７と仕切板１０３とが接着剤１１７により接着固定される。そのため、部品点数が多く、組立に多くの時間が必要とされるためコスト高になっていた。また、接着剤１１７が扁平流路１０２側へはみ出すことにより、扁平流路１０２内の流れに乱れが生じ、流量計測精度が悪くなることが考えられる。このように仕切板１０３の組み立てと、計測精度の観点とから、従来の超音波式流量計測装置は未だ改善の余地があった。
本発明は、被検出流体の流れ方向に沿った第１側壁部と第１側壁部に対向して配置された第２側壁部と第１側壁部の底部から第２側壁部の底部に掛け渡された底板部と第１側壁部の上部と第２側壁部の上部とを繋ぐ上壁部と底板部に対向し上壁部に設けた開口部とから形成され被検出流体が流れる流路と、開口部から挿入され流路を複数に仕切る仕切板と、開口部を覆う超音波透過体と、超音波透過体を透過して一方の超音波送受波器から送信された超音波が底板部において反射して他方の超音波送受波器に受信されるように底板部に対向して設けられた複数の超音波送受波器と、複数の超音波送受波器間の超音波伝搬時間を計測する計測回路部と、計測回路部からの信号に基づいて被検出流体の流量を求める演算回路部とを含む超音波式流量計測装置である。
このような構成により超音波式流量計測装置は、流路が複数に仕切られる際、開口部から仕切板が挿入されるだけで良く、組立に時間を必要としない。また複数の流路の内側には、はみ出すものが無く高精度の流量計測が実現出来る。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
（実施の形態）
図１は本発明の実施の形態の超音波式流量計測装置の構成を示す断面図、図２は同超音波式流量計測装置の流路ブロックの側面図、図３は同超音波式流量計測装置の流路ブロックの分解斜視図である。
図１は本発明の実施の形態の超音波式流量計測装置の構成を示す断面図、図２は同超音波式流量計測装置の流路ブロックの側面図、図３は同超音波式流量計測装置の流路ブロックの分解斜視図である。
図１～図３に示すように超音波式流量計測装置１は、流路ブロック２とセンサブロック３とから構成されている。矩形状の流路４は、被検出流体の流れ方向を示す矢印２８に沿った第１側壁部５と、第１側壁部５に対向して配置された第２側壁部６と、底板部７と、上壁部４０と、開口部８とから形成されている。ここで流路４には、流路ブロック２の被検出流体が流れる。底板部７は、第１側壁部の底部５ａから第２側壁部の底部６ａへ掛け渡されている。上壁部４０は、第１側壁部の上部５ｂと第２側壁部の上部６ｂとを繋ぐ。開口部８は、上壁部４０に設けられ底板部７に対向している。
流路４へは、開口部８から仕切り手段である仕切板９が複数枚挿入され、流路４を複数に仕切っている。そして流路４は、複数の扁平流路１０から構成されている。仕切板９の両側端部の上部には上突起１１が、仕切板９の下端部の複数箇所に下突起１２が形成されている。下突起１２および上突起１１はそれぞれ、底板部７に設けられた挿入溝部１３と、上壁部４０に設けられた挿入溝部１４とに挿入されている。
その結果、複数の扁平流路１０により流路４を構成する際、開口部８から挿入した仕切板９が、挿入溝部１３、１４により支持されることにより、正確な流路寸法が実現し、被検出流体の流れが正確に計測される。
開口部８の上面には、開口部８を覆う超音波透過体１５が設けられている。超音波透過体１５としては金網、樹脂メッシュ、発泡体樹脂等が用いられる。超音波透過体１５を挟んで超音波式流量計測装置１の上部には、センサブロック３が流路ブロック２と一体化されている。
センサブロック３には第一超音波送受波器１６と、第二超音波送受波器１７とが一定の角度を有して固定されている。このように複数の超音波送受波器が、底板部７に対向して設けられている。すなわち、超音波透過体１５を透過して一方の超音波送受波器である第一超音波送受波器１６から送信された超音波が、底板部７において反射して他方の超音波送受波器である第二超音波送受波器１７に受信される。第一超音波送受波器１６の固定方法としてはパッキン１８と、パッキン１９とにより第一超音波送受波器１６を挟み、更に固定部品２０が用いられている。パッキン１８、１９の機能としては被検出流体のシールと、第一超音波送受波器１６、第二超音波送受波器１７の振動をセンサブロック３に固体伝搬させない役割とがある。
第一超音波送受波器１６、第二超音波送受波器１７の上方には基板２１が設けられている。基板２１には第一超音波送受波器１６、第二超音波送受波器１７間の超音波伝搬時間を計測する計測回路部２２と、計測回路部２２からの信号に基づいて被検出流体の流量を求める演算回路部２３とが設けられている。このように計測回路部２２は、複数の超音波送受波器間の超音波伝搬時間を計測する。
ここで挿入溝部１３は、底板部７における大半の超音波が反射する反射位置７ａと異なる位置に設けられている。そのため、第一超音波送受波器１６から送信された超音波は表面が平坦な底板部７において反射し、第二超音波送受波器１７に受信される。超音波の反射位置７ａは挿入溝部１３などの凹凸部が無いため、超音波の受信感度が良く、安定した計測となる。
第一超音波送受波器１６から送信された超音波は、矢印２４のように底板部７の反射面２６において反射し、第二超音波送受波器１７に受信される。また被検出流体が流入する流路４の入口壁面２７は、曲面にて構成されている。流路４に被検出流体が流入する際、角部が無いため滑らかな流れとなる。従って、流路４には整流された被検出流体が流入するため、計測の精度が高くなり、圧力損失が小さくなる。
次に底板部７の挿入溝部１３への、仕切板９の下突起１２の挿入方法について説明する。図４Ａは本発明の実施の形態の超音波式流量計測装置の仕切板の斜視図、図４Ｂは同超音波式流量計測装置の仕切板の突起部の斜視図、図５Ａは同超音波式流量計測装置の挿入溝部の斜視図、図５Ｂは図５Ａにおいて平面Ｃにより切断したときの５Ｂ－５Ｂ方向断面図である。
図４Ａ～図５Ｂに示すように底板部７の挿入溝部１３の内側面１３ｃ、１３ｄには、突出する３ヶ所の当接部２９、３０、３１がそれぞれ相互に対向しない位置に千鳥状に設けられている。仕切板９の下突起１２と、当接部２９、３０、３１とが相互に当接し、仕切板９が挟持される。
そして挿入溝部１３の鉛直断面は、傾斜面３２、３３により入口方向に拡大する形状である。すなわち挿入溝部の上部１３ａは下突起の幅１２ａより大きく、挿入溝部の下部１３ｂは下突起の幅１２ａより小さい。このように、挿入溝部の上部１３ａは下突起の幅１２ａより大きいため、容易に挿入溝部１３に下突起１２が挿入される。また、挿入溝部の下部１３ｂは下突起の幅１２ａより小さいため、隙間なく下突起１２が挿入溝部１３に保持される。その結果、仕切板９が簡単に流路４中の位置に組み立てられ、固定される。ここで挿入溝部の下部１３ｂは、当接部２９、３０、３１の相互間の大きさであり、仕切板９の板厚より小さい寸法である。
次に、組立手順について説明する。図６は本発明の実施の形態の超音波式流量計測装置の仕切板の組立斜視図、図７は同超音波式流量計測装置の仕切板の組立平面図である。
図６に示すように挿入溝部１４は、仕切板９が挿入する上方向に向かって拡大する傾斜面３５を備えている。まず仕切板９が、挿入溝部１４に挿入される時、挿入溝部１４は傾斜面３５により仕切板９よりも広いため、仕切板９は容易に挿入される。更に仕切板９が挿入溝部１４に挿入されると、次に仕切板９の下突起１２が底板部７に設けられた挿入溝部１３に挿入される。この時、仕切板９は仕切板９の板厚より大きい寸法の傾斜面３２、３３に沿って挿入溝部の下部１３ｂへ挿入される。挿入溝部の下部１３ｂは仕切板９の板厚より小さい寸法のため、仕切板９が挿入溝部１３へ挿入されるとき、仕切板９と挿入溝部１３との間に隙間がない状態となる。
このように傾斜面３２、３３、３５により、仕切板９が流路ブロック２に容易に挿入されるため、作業性が良い。また仕切板９が挿入溝部１３、１４に挿入された後、仕切板９は当接部２９、３０、３１により固定されるため仕切板９の移動、および被検出流体の流れにより仕切板９が振動することがなく、高精度の流量計測が可能となる。
図７に示すように流路４には、３枚の仕切板９により４箇所の扁平流路１０が形成される。挿入された仕切板９は挿入溝部１３により固定挟持されているため、開口部８を下方向に傾斜しても仕切板９は流路ブロック２から落下することはない。また仕切板９の上面には、超音波透過体１５が置かれている。超音波透過体１５は、センサブロック３と流路ブロック２とが一体化されることにより落下することはない。
以上のように構成された超音波式流量計測装置について、以下その動作、作用を説明する。図８は本発明の実施の形態の超音波式流量計測装置の流路ブロックの平面図、図９は同超音波式流量計測装置の流路ブロックに超音波透過体が配置されたときの平面図である。
図８、図９に示すように矢印２８に沿って流入した被検出流体は、曲面に構成された入口壁面２７において整流され、扁平流路１０に導入される。導入された被検出流体は、複数の扁平流路１０を等しい分配比により流れる。
このとき図１に示すように、第一超音波送受波器１６から送信された超音波は、超音波透過体１５を通過し扁平流路１０を斜めに横切り、底板部７の反射面２６において反射し、第二超音波送受波器１７により受信される（矢印２４）。同様に矢印２５のように第二超音波送受波器１７から送信された超音波は、反射面２６において反射し、第一超音波送受波器１６により受信される。
流量を計測するには、第一超音波送受波器１６から第二超音波送受波器１７へ超音波が送信されたときと、第二超音波送受波器１７から第一超音波送受波器１６へ超音波が送信されたときとの超音波到達時間を計測回路部２２により計測する。そして演算回路部２３にて流速を求め、この流速から流量を求める。
以上説明したように、扁平流路１０を形成するには仕切板９が、挿入溝部１４と挿入溝部１３とに挿入されるだけでよい。そのため、短時間にて扁平流路１０が組み立てられる。
また、底板部７に設けられた挿入溝部１３は超音波の反射位置７ａから離れた位置に設けられているため、第一超音波送受波器１６、第二超音波送受波器１７から送信された超音波は効率よく反射される。その結果第一超音波送受波器１６、第二超音波送受波器１７の受信感度が高くなり、安定した計測が可能となる。
以上のように本発明の超音波式流量計測装置は、流体の流量の計測装置等として有用である。
１ 超音波式流量計測装置
２ 流路ブロック
３ センサブロック
４ 流路
５ 第１側壁部
５ａ 第１側壁部の底部
５ｂ 第１側壁部の上部
６ 第２側壁部
６ａ 第２側壁部の底部
６ｂ 第２側壁部の上部
７ 底板部
７ａ 反射位置
８ 開口部
９ 仕切板
１０ 扁平流路
１１ 上突起（突起）
１２ 下突起（突起）
１２ａ 下突起の幅
１３，１４ 挿入溝部
１３ａ 挿入溝部の上部
１３ｂ 挿入溝部の下部
１３ｃ，１３ｄ 内側面
１５ 超音波透過体
１６ 第一超音波送受波器
１７ 第二超音波送受波器
１８，１９ パッキン
２０ 固定部品
２１ 基板
２２ 計測回路部
２３ 演算回路部
２４，２５，２８ 矢印
２６ 反射面
２７ 入口壁面（曲面入口）
２９，３０，３１ 当接部
３２，３３，３５ 傾斜面
４０ 上壁部
２ 流路ブロック
３ センサブロック
４ 流路
５ 第１側壁部
５ａ 第１側壁部の底部
５ｂ 第１側壁部の上部
６ 第２側壁部
６ａ 第２側壁部の底部
６ｂ 第２側壁部の上部
７ 底板部
７ａ 反射位置
８ 開口部
９ 仕切板
１０ 扁平流路
１１ 上突起（突起）
１２ 下突起（突起）
１２ａ 下突起の幅
１３，１４ 挿入溝部
１３ａ 挿入溝部の上部
１３ｂ 挿入溝部の下部
１３ｃ，１３ｄ 内側面
１５ 超音波透過体
１６ 第一超音波送受波器
１７ 第二超音波送受波器
１８，１９ パッキン
２０ 固定部品
２１ 基板
２２ 計測回路部
２３ 演算回路部
２４，２５，２８ 矢印
２６ 反射面
２７ 入口壁面（曲面入口）
２９，３０，３１ 当接部
３２，３３，３５ 傾斜面
４０ 上壁部
Claims (6)
- 被検出流体の流れ方向に沿った第１側壁部と、
前記第１側壁部に対向して配置された第２側壁部と、
前記第１側壁部の底部から前記第２側壁部の底部に掛け渡された底板部と、
前記第１側壁部の上部と前記第２側壁部の上部とを繋ぐ上壁部と、
前記底板部に対向し前記上壁部に設けた開口部とから形成され前記被検出流体が流れる流路と、
前記開口部から挿入され前記流路を複数に仕切る仕切板と、
前記開口部を覆う超音波透過体と、
前記超音波透過体を透過して一方の超音波送受波器から送信された前記超音波が前記底板部において反射して他方の前記超音波送受波器に受信されるように前記底板部に対向して設けられた複数の前記超音波送受波器と、
複数の前記超音波送受波器間の超音波伝搬時間を計測する計測回路部と、
前記計測回路部からの信号に基づいて前記被検出流体の流量を求める演算回路部と、
を含む超音波式流量計測装置。 - 前記仕切板は、両側端部と下端部とに突出した複数の突起を備え、前記上壁部および前記底板部には前記突起が挿入される挿入溝部を備えた請求項１に記載の超音波式流量計測装置。
- 前記底板部の前記挿入溝部は、前記底板部における前記超音波の反射位置と異なる位置に設けられた請求項２に記載の超音波式流量計測装置。
- 前記底板部の前記挿入溝部の上部は前記突起の幅より大きく、前記挿入溝部の下部は前記突起の幅より小さい請求項２記載の超音波式流量計測装置。
- 前記底板部の前記挿入溝部の内側面より突出する複数の当接部をそれぞれ相互に対向しない位置に備え、前記仕切板が前記当接部に当接して挟持される請求項２に記載の超音波式流量計測装置。
- 前記被検出流体が流入する前記流路の入口壁面が曲面である請求項１に記載の超音波式流量計測装置。
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