(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体が流れ込む上流室と、流体が流れ出る下流室と、これら上、下流室に間に着脱自在に接続されるとともに、複数の矩形状の流量測定路を流体流れと並列にブロック化して構成した流量測定部と、前記流量測定路の上流側と下流側とに設けられ、これら各流量測定路に超音波を送信し、伝搬後の超音波を受信する対構成の超音波振動子と、前記超音波振動子間の超音波伝搬時間にもとづき流量を算出する流量演算部と具備した超音波式流量計。
【請求項２】
複数の流量測定路ごとに一対の超音波振動子を配置し、各超音波振動子と流量演算部との接続を切換える切換部を設けた請求項１記載の超音波式流量計。
【請求項３】
流体が流れ込む上流室と、流体が流れ出る下流室と、これら上、下流室間に接続されるとともに、複数の矩形状の流量測定路を流体流れと並列にブロック化して構成した流量測定部と、前記流量測定路の上流側と下流側とに設けられ、これら各流量測定路に超音波を送信し、伝搬後の超音波を受信する対構成の超音波振動子と、前記超音波振動子からの信号を基に流量を算出する流量演算部と具備し、前記複数の流量測定路のうち一部は上、下流室に間に着脱自在に接続し、他の一部は上、下流室と一体的に接続させた超音波式流量計。
【請求項４】
超音波振動子を上流室と下流室とに配置した請求項１〜３いずれか１項記載の超音波式流量計。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、超音波により流量の計測を行う流量計に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の計測装置として、図１２に示すように、入口流路１と、出口流路２との間に斜め方向に超音波流量計測部３を設け、入口流路１と超音波流量計測部３との間に止め弁４、圧力調整器５を配置したものがあった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この場合、全体の測定系は定められた寸法に固定されているため、流量レンジが変わるとそのレンジに対応した大きさになる様、測定系全体を新たに設計製作せねばならず、汎用性に欠けるものであった。
【０００４】
本発明は上記課題を解決するもので、測定流路をブロック的に着脱可能に形成することにより、他の部品に大幅な設計変更を施す事なく、広範囲の流量レンジに対応して流量計測できる汎用性の高い流量計を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、流体が流れ込む上流室と、流体が流れ出る下流室と、これら上、下流室に間に着脱自在に接続されるとともに、複数の矩形状の流量測定路を流体流れと並列にブロック化して構成した流量測定部と、前記流量測定路の上流側と下流側とに設けられ、これら各流量測定路に超音波を送信し、伝搬後の超音波を受信する対構成の超音波振動子と、前記超音波振動子間の超音波伝搬時間にもとづき流量を算出する流量演算部と具備したものである。
【０００６】
一対の超音波振動子は、複数の流量測定路ごとに配置し、各超音波振動子と流量演算部との接続を切換える切換部を設けた。
【０００７】
また、流体が流れ込む上流室と、流体が流れ出る下流室と、これら上、下流室間に接続されるとともに、複数の矩形状の流量測定路を流体流れと並列にブロック化して構成した流量測定部と、前記流量測定路の上流側と下流側とに設けられ、これら各流量測定路に超音波を送信し、伝搬後の超音波を受信する対構成の超音波振動子と、前記超音波振動子からの信号を基に流量を算出する流量演算部と具備し、前記複数の流量測定路のうち一部は上、下流室に間に着脱自在に接続し、他の一部は上、下流室と一体的に接続させたものである。
【０００８】
超音波振動子は上流室と下流室とに配置してもよい。
【０００９】
【作用】
本発明は上記した構成により、測定流路を着脱可能な構成としているため、部分的な変更のみで、広範囲の流量計測を行うことができるものである。
【００１０】
【実施例】
以下、本発明の第１の実施例を図１、２、３、４、５を参照しながら説明する。
【００１１】
図１において、６は流量測定部であり、ブロック化された流量測定路６ａ、６ｂ、６ｃより形成されている。７は流量測定部６の上流に設けられた上流室、８は流量測定部６の下流に設けられた下流室である。
【００１２】
９は流量測定部６の取付け板であるが、同時に上流室７の室壁にもなっている。また、１０も流量測定部６の取付け板であるが、同時に下流室８の室壁にもなっている。１１は上流室７に接続された入口部、１２は下流室８に接続された出口部である。
【００１３】
図２において、１３は流路であり、その断面は矩形状をしている。１４、１５は断面が矩形状の超音波振動子である。１６、１７は流量測定路取付け板９に取付けるためのネジ穴である。
【００１４】
図示されていないが、流量測定路６ａを反対側にも、取付け板１０に取付けるためのネジ穴が開けられている。流量測定部路６ｂ、６ｃも６ａと同様の構造をしている。
【００１５】
図３において、１８は開口部であり、ブロック化された流量測定路６ａ、６ｂ、６ｃに対応して、開口部１８ａ、１８ｂ、１８ｃが開けられている。１９、２０は流量測定路６ａ、６ｂ、６ｃを取付けるためのビス穴であり、それぞれ１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、および２０ａ、２０ｂ、２０ｃが対応している。
【００１６】
また、２１、２２、２３、２４は取付け板９を上流室７に取付けるためのビス穴である。取付け板１０についても同様の構成になっている。
【００１７】
図４において、２５は流量演算部であり、個別流速演算部２６、個別流量演算部２７、全流量演算部２８より成り立っている。２９は切換部であり、流量測定路６ａの超音波振動子１４、１５と、流量測定路６ｂの超音波振動子３０、３１、および流量測定路６ｃの超音波振動子３２、３３を個別流速演算部２６に順次切換えて接続する機能を有するものである。
【００１８】
次に作動を述べる。流体は入口部１１より流入し、上流室７を経た後、流量測定部６に入り、その後下流室８を経て、出口部１２より流出する。
【００１９】
このとき流量測定部６は複数の流量測定路６ａ、６ｂ、６ｃより構成されているため、流れは３つに分割される。今、流量測定路６ａ内の流れを考える。
【００２０】
図２において流れは流路１３を通過するが、このとき、通常知られている方法により、超音波振動子１４、１５間で、流路をよぎる様にして、超音波の送受が行われる。
【００２１】
図４において、切換え部２９が超音波振動子１４、１５を個別流速演算部２６に接続しているとすると、個別流速演算部２６にて、通常知られている方法にて、上記超音波の伝搬時間より流速が計算される。この流速をＶａ、流量測定路６ａの断面積をＳａとすると、個別流量演算部２７では個別流量Ｑａを次式にて算出する。
【００２２】
Ｑａ＝Ｋａ・Ｖａ・Ｓａ
ただし、ここでＫａは測定流速Ｖａを平均流速に換算する補正係数である。切換え部２９は順次接続を、流量測定路６ｂの超音波振動子３０、３１、流量測定路６ｃの超音波振動子３２、３３と切換え、上記と同様の計算をそれぞれについて行い、個別流量Ｑｂ、Ｑｃを得る。
【００２３】
全ての流れについて個別流量が得られると、全流量演算部２８にてこれらの加算が行われ、全流量（Ｑ）が次式にて得られる。
【００２４】
Ｑ＝Ｑａ＋Ｑｂ＋Ｑｃ
図５はデータ取込みの様子を時系列的に示したものである。
【００２５】
この様な構成を取ることにより、より大きな流量を計測する流量計を構成する場合には、流量測定部６のブロック数を増加すればよい。また、より小さな流量を計測する流量計を構成する場合にはブロック数を減少すればよい。ブロック数の増減があった場合にはその数に見合った開口部を有する取付け板９、１０を用いることになる。
【００２６】
この様に、流量測定部６が着脱可能な形で構成されているため、測定流量範囲の異なる流量計を構成するに当たり、流量測定部の変更のみで対応ができ、汎用性の高い流量計を提供することができる。
【００２７】
次に第２の実施例について説明する。図６，７において、３４は上流室、３５は下流室である。また、上流室３４には入口部３６が、下流室３５には出口部３７が接続されている。
【００２８】
３８は上流室３４、下流室３５と一体的に形成された固定流量測定部である。３９はブロック化された流量測定部であり、第１の実施例における流量測定部６と同一の構造を有している。
【００２９】
４０、４１は取付け板であり、機能的には第１の実施例における取付け板９、１０と同様の働きを有するものである。４２は固定の流量測定部３８における流路であり、４３、４４は超音波振動子である。
【００３０】
次に作動を述べる。計測動作の基本的な方法については第１の実施例と同じであり、ブロック化された流量測定部６の一部が固定の流量測定路３８に変わっただけである。この場合には総流量（Ｑ）は固定の流量測定部の流量（Ｑｆ）とブロック化された流量測定部３９の流量（Ｑｄ）の二つの流量の和として求められる。
【００３１】
この例における構成では、上流室３４、固定の流量測定部路３８、下流室３５が一体的に形成されているため、流量計全体としての基本構造が強度的にしっかりしたものとなっている。
【００３２】
この構成をベースとして、ブロック化した流量測定部３９を着脱自在に構成するため、全体として変形や、ゆがみの少ない状態での計測が実現するため、精度的にも安定することが期待される。
【００３３】
次に第３の実施例について説明する。図８，９において、４５はブロック化された第一の流量測定路、４６はブロック化された第二の流量測定路である。４７、４８は側方支持部材である。
【００３４】
４９は第一の流量測定路４５の流路、５０は第二の流量測定路４６の流路である。
【００３５】
側方支持部材４７は開口部５１、５２を有している。５３は超音波吸収材であり、開口部５４、５５を有している。５６は超音波振動子である。
【００３６】
また、側方支持部材４８は開口部５７、５８を有している。５９は超音波吸収材であり、開口部６０、６１を有している。６２は超音波振動子である。
【００３７】
次に作動を述べる。超音波振動子５５、６２間の超音波の送受は通常行なわれている方法で実施されるが、この場合には流路４９と５０に対して一対の超音波振動子５６と６２のみで信号処理が行なわれるため、これにより得られる流速値は流路４９と流路５０における流速の平均値的な値が得られることになる。この値に流路４９と５０の断面積を乗じて、全体の流量が求められる。
【００３８】
この例では、流量測定路４５、４６の開口部５１、５２、５７、５８に対応する部分のみ開口部５４、５５、６０、６１を有する超音波吸収材５３、５９を用いることにより、あらかじめ大きいサイズの超音波振動子５６、６２を一対用いるだけで幅広い流量レンジに対応することが出来る。
【００３９】
次に第４の実施例について説明する。図１０において、６３は流量測定部であり、ブロック化された流量測定路６３ａ、６３ｂ、６３ｃより構成されている。６４は上流室、６５は下流室である。
【００４０】
６６は上流室６４に配置された超音波振動子であり、６７は下流室６５に配置された超音波振動子である。
【００４１】
次に作動を述べる。この例は第３の実施例と超音波振動子の６６、６７の配置が違うだけである。したがって、計測動作は基本的に第３の実施例と同じである。この場合にも一対の超音波振動子６６、６７のみで計測が可能である。また、この場合には超音波振動子６６、６７が流量計測部６８から離れて置かれているため、その前方に吸収材を配置する必要はない。
【００４２】
次に第５の実施例について説明する。図１１において、６８は流量測定部であり、ブロック化された流量測定路６８ａ、６８ｂ、６８ｃより構成されている。６９は上流室、７０は下流室である。７１は上流室６９の壁であり、７２は下流室７０に配置された壁である。
【００４３】
これらの壁７１、７２はいずれも上流室６９、下流室７０に対して、着脱自在に配置されている。
【００４４】
次に作動を述べる。この例における計測動作は第１の実施例と同じである。この場合には壁７１、７２が着脱可能に配置されているため、幅広い流量レンジに対応する上で上流室６９、下流室７０の変更が生じた場合にも対応できるようにしたものである。
【００４５】
【発明の効果】
このように本発明によれば、測定流路を着脱可能な構成としたため、大幅な設計変更をする事なく、広範囲の流量計測に対応する流量計の構成が可能となる。
【００４６】
また、予め設定された測定流路をベースとして、これより大流量の計測については着脱可能な測定流路を用いるようにすれば、流量計全体の強度的構成を強固なものにすることができる。
【００４７】
さらに、一対の超音波振動子を上流、下流室内に配置すれば、複数の超音波振動子を用いる事なく広範囲の流量計測に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施例の超音波流量計の正面図
【図２】  同流量計における流量測定部の一部破断斜視図
【図３】  同流量計における取付け板の斜視図
【図４】  同流量計における流量演算のブロック図
【図５】  同流量計において時系列的にデータを取込む様子を示した特性図
【図６】  本発明の第２の実施例の超音波流量計における一部破断正面図
【図７】  同流量計における図６のＡ−Ａ’線断面図
【図８】  本発明の第３の実施例の超音波流量計における流量測定部の斜視図
【図９】  同流量計における図８のＢ−Ｂ’線断面図
【図１０】  本発明の第４の実施例の超音波流量計における一部破断正面図
【図１１】  本発明の第５の実施例の超音波流量計における正面図
【図１２】  従来の超音波流量計を上方から見た断面図
【符号の説明】
６  流量測定部
７  上流室
８  下流室
１１  入口部
１２  出口部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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