(57)【要約】【課題】計測流路への流入管路形状に因らず安定した流速分布を計測流路に発生させ計測精度を高める。【解決手段】被計測流体が流れる計測流路５と、計測流路５の上流側および下流側に設けた導入部１１および導出部１２と、計測流路５を超音波が伝搬するように設けた少なくとも一対の超音波送受信器７、８と、導入部１１の上流側に設けた入口側拡大空間部１９と、導入部に接続し入口側拡大空間部１９に突出させた突出部２２に入口開孔２３を設けた入口側突出体２０を備え、流入側の管路形状などに因らず安定した流れを計測流路５に供給して計測精度を高める。【選択図】　図１
2004061269.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被計測流体が流れる計測流路と、計測流路の上流側および下流側に設けた導入部および導出部と、前記計測流路を超音波が伝搬するように設けた少なくとも一対の超音波送受信器と、前記導入部の上流側に設けた入口側拡大空間部と、前記導入部に接続し前記入口側拡大空間部に突出させた突出部に入口開孔を設けた入口側突出体と、前記超音波送受信器間で超音波の送受信を行いその送受信信号に基づいて流量を算出する流量演算手段とを備えた超音波流量計測装置。
【請求項２】
被計測流体が流れる計測流路と、計測流路の上流側および下流側に設けた導入部および導出部と、前記計測流路を超音波が伝搬するように設けた少なくとも一対の超音波送受信器と、前記導入部の上流側に設けた入口側拡大空間部と、前記導出部の下流側に設けた出口側拡大空間部と、前記導入部に接続し前記入口側拡大空間部に突出させた突出部に入口開孔を設けた入口側突出体と、前記導出部に接続し前記出口側拡大空間部に突出させた突出部に出口開孔を設けた出口側突出体と、前記超音波送受信器間で超音波の送受信を行いその送受信信号に基づいて流量を算出する流量演算手段とを備えた超音波流量計測装置。
【請求項３】
入口開孔には流れ方向を変えて流入させる流入方向転換手段を設けた請求項１〜２のいずれか１項に記載の超音波流量計測装置。
【請求項４】
入口開孔および出口開孔には流れ方向を変えて流入させる流入方向転換手段を設けた請求項２に記載の超音波流量計測装置。
【請求項５】
入口側拡大空間部は被計測流体の流量を制御する流体制御手段の直後に配置した請求項１〜４のいずれか１項に記載の超音波流量計測装置。
【請求項６】
入口側突出体には流れ規制体を配置した請求項１〜５のいずれか１項に記載の超音波流量計測装置。
【請求項７】
入口側突出体および出口側突出体には流れ規制体を配置した請求項２〜５のいずれか１項に記載の超音波流量計測装置。
【請求項８】
入口側突出体および出口側突出体と、入口側および出口側の流れ規制体は同一あるいは略同一の形状とした請求項７に記載の超音波流量計測装置。
【請求項９】
導入部および導出部には流れ方向を屈曲させる屈曲部を配置した請求項１〜８のいずれか１項に記載の超音波流量計測装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、気体や液体の流量や流速の計測を行う流量計測装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種の超音波流量計測装置には、例えば特開平１１−３５１９２６号公報が知られており、図４に示すように流体を一方から他方に流す計測流路１の幅Ｗ方向に対向し、かつ計測流路１の流れ方向に対して所定角度を傾けて上流側の超音波送受信器２ａと下流側の超音波送受信器２ｂとを設け、これらの超音波送受信器２ａ、２ｂは計測流路１に設けた凹部３ａ、３ｂに収納するとともに、計測流路１の入口側に整流体４を設けている。そして、計測流路１を流れる流体の流速を超音波送受信器２ａ、２ｂ間で超音波を送受信して伝搬時間差から計測し、計測流路１の断面積より流量を算出している。このとき、計測流路１に入る流れは整流体４により規制して、計測部での流線の傾きを低減したり渦の発生を抑制して、流れの乱れの境界面での超音波の反射や屈折による超音波の受信レベルの変動を低減して測定精度の悪化を防止している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来の構成では、整流体４よりも上流側の管路形状によって計測流路１への流入状態が微妙に変化し、計測流路１での流速分布に違いが生じて管路形状により計測精度がばらつくという課題があった。
【０００４】
本発明は上記課題を解決するもので、計測流路への流入管路形状に因らず安定した流速分布を計測流路に発生させ、計測精度を高めることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために、被計測流体が流れる計測流路と、計測流路の上流側および下流側に設けた導入部および導出部と、前記計測流路を超音波が伝搬するように設けた少なくとも一対の超音波送受信器と、前記導入部の上流側に設けた入口側拡大空間部と、前記導入部に接続し前記入口側拡大空間部に突出させた突出部に入口開孔を設けた入口側突出体と、前記超音波送受信器間で超音波の送受信を行いその送受信信号に基づいて流量を算出する流量演算手段とを備えたものである。
【０００６】
上記発明によれば、入口側拡大空間部による通路容積拡大により流体の流れ状態を安定化させて突出体の入口開孔から流入させることで安定した流れを計測流路に供給でき、また入口側拡大空間部に突出させた突出体により計測流路の導入部への助走長さを確保することでも安定した流れを計測流路に供給でき、流入側の管路形状などに因らず安定した流れを計測流路に供給して計測精度を向上できる。さらに入口側拡大空間部に突出体を配置することで管路部の小型化ができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の発明は、被計測流体が流れる計測流路と、計測流路の上流側および下流側に設けた導入部および導出部と、前記計測流路を超音波が伝搬するように設けた少なくとも一対の超音波送受信器と、前記導入部の上流側に設けた入口側拡大空間部と、前記導入部に接続し前記入口側拡大空間部に突出させた突出部に入口開孔を設けた入口側突出体と、前記超音波送受信器間で超音波の送受信を行いその送受信信号に基づいて流量を算出する流量演算手段とを備えたものである。そして、入口側拡大空間部による通路容積拡大により流体の流れ状態を安定化させて突出体の入口開孔から流入させることで安定した流れを計測流路に供給でき、また入口側拡大空間部に突出させた突出体により計測流路の導入部への助走長さを確保することでも安定した流れを計測流路に供給でき、流入側の管路形状などに因らず安定した流れを計測流路に供給して計測精度を向上できる。さらに入口側拡大空間部に突出体を配置することで管路部の小型化ができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、被計測流体が流れる計測流路と、計測流路の上流側および下流側に設けた導入部および導出部と、前記計測流路を超音波が伝搬するように設けた少なくとも一対の超音波送受信器と、前記導入部の上流側に設けた入口側拡大空間部と、前記導出部の下流側に設けた出口側拡大空間部と、前記導入部に接続し前記入口側拡大空間部に突出させた突出部に入口開孔を設けた入口側突出体と、前記導出部に接続し前記出口側拡大空間部に突出させた突出部に出口開孔を設けた出口側突出体と、前記超音波送受信器間で超音波の送受信を行いその送受信信号に基づいて流量を算出する流量演算手段とを備えたものである。
【０００９】
そして、順方向流れの場合は入口側拡大空間部と入口側突出体により管路容積と助走長さの確保で安定した流れを計測流路に供給でき、逆方向流れの場合は出口側拡大空間部と出口側突出体により管路容積と助走長さの確保で安定した流れを計測流路に供給し、順逆いずれの流れ状態においても上流側あるいは下流側の管路形状に因らず安定した流れを計測流路に供給して計測精度を向上でき、順逆両方向の流れに対して計測精度が安定化でき設置方向性のない利便性の高い装置を実現できる。さらに、流れに逆流を生じるような脈動がある場合でも脈動時の順逆いずれの流れ状態においても計測精度を向上できる。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、入口開孔には流れ方向を変えて流入させる流入方向転換手段を設けたものである。そして、入口側拡大空間部への流入口の位置が異なっている場合でも安定した流れを入口開孔に与えて計測流路に供給し計測精度を向上できる。さらに、入口側拡大空間部への流入口の位置設定の自由度を向上でき装置の小型化あるいは製造し易い設計が可能になり低コスト化ができる。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、入口開孔および出口開孔には流れ方向を変えて流入させる流入方向転換手段を設けたものである。そして、順逆両方向の流れに対して計測流路により一層安定した流れを供給でき計測精度を向上できる。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、入口側拡大空間部は被計測流体の流量を制御する流体制御手段の直後に配置したものである。そして、流体制御手段による流れの乱れを入口側拡大空間部により緩和して安定した流れを入口側突出体に与えて計測流路に供給し計測精度を向上できる。また、流体制御手段の形状や取付位置が異なる場合でも入口側拡大空間部により流れの相違を緩和して安定した流れを入口側突出体に与えて計測流路に供給し計測精度を向上できるとともに、流体制御手段の形状や取付位置の設計の自由度が高く生産性を向上できる。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、入口側突出体には流れ規制体を配置したものである。そして、入口側突出体に設けた流れ規制体により計測流路の導入部への流れをより一層安定化でき、計測精度をより一層向上できる。
【００１４】
請求項７に記載の発明は、入口側突出体および出口側突出体には流れ規制体を配置したものである。そして、順逆いずれの方向の流れに対しても計測流路に流入する流れをより一層安定化でき、計測精度をより一層向上できる。また、流れに逆流を生じるような脈動がある場合でも脈動時の順逆いずれの流れ状態においても計測流路に流入する流れをより一層安定化して計測精度を向上できる。
【００１５】
請求項８に記載の発明は、入口側突出体および出口側突出体と、入口側および出口側の流れ規制体は同一あるいは略同一の形状としたものである。そして、順逆いずれの方向の流れに対しても計測流路に流入する流れをより一層安定化するとともに計測流路内の流速分布をほぼ同じにし、順逆両方向の流れに対して計測特性を揃えることで計測精度をより一層向上できる。さらに、流れに逆流を生じるような脈動がある場合でも脈動時の順逆いずれの流れ状態においても計測流路に流入する流れをより一層安定化して計測精度を向上できる。
【００１６】
請求項９に記載の発明は、導入部および導出部には流れ方向を屈曲させる屈曲部を配置したものである。そして、屈曲部を配置することで装置のより一層の小型化が実現でき、入口側あるいは出口側拡大空間部と入口側あるいは出口側突出体により計測流路への流れの安定性を高めて計測精度を向上できる。
【００１７】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。
【００１８】
（実施例１）
図１は本発明の実施例１を示す超音波流量計測装置の縦断面図である。図において、５は流路壁６に囲まれた計測流路であり、７および８は互いに対向するように流路壁６に取付けた上流側および下流側の超音波送受信器である。上流側の超音波送受信器７と下流側の超音波送受信器８は計測流路５の幅Ｗ方向を横切るように距離Ｌを隔てるとともに計測流路５の流体の流動方向に対して角度θ傾けて設置されている。９ａ、９ｂは超音波送受信器７、８を計測流路５に臨ませる上流側および下流側の開口穴である。１０は対向する超音波送受信器７および８間で送信された超音波が直接相手側に伝搬する超音波伝搬路（二点鎖線で領域を示す）である。１１は計測流路５の上流側に設け被計測流体の計測流路５への入口となる導入部であり、１２は計測流路５の下流側に設け被計測流体の計測流路５からの出口となる導出部である。１３は計測流路５と導入部１１とを連結する上流側の屈曲部であり、１４は計測流路５と導出部１２とを連結する下流側の屈曲部である。なお、屈曲部１３、１４は計測流路５の幅Ｗ方向に屈曲している図を示したが、屈曲方向は任意の方向が可能なのは言うまでもない。
【００１９】
１５は超音波伝搬路１０の上流側に設けた流れ安定手段であり、流れ方向を整える格子状の方向規制部１５ａと流速変動を低減するメッシュなどの網状体で形成した変動抑制部１５ｂを備えている。１６は超音波送受信器７，８に接続され超音波の送受信をさせる計測制御部１７と、計測制御部１７での信号を基に流速を計算し流量を算出する演算部１８を備えた流量演算手段である。
【００２０】
１９は導入部１１の上流側に配置した入口側拡大空間部である。２０は入口側拡大空間部１９内に挿入した入口側突出体である。この入口側突出体２０は流路壁６の入口側取付面２１から突出させた突出部２２と、この突出部２２の一部に穴を明けて設けた入口開孔２３を備えている。２４は入口側拡大空間部１９への流入口であり、入口開孔２３と流入口２４は直接対向しないように配置している。２５は流入口２４に対向して配置した被計測流体の流量を制御する流体制御手段であり、この流体制御手段２５は駆動部２６と流入口２４に対向する弁部２７を備えている。２８は流入口２４の上流側に設けた接続口、２９は導出部１２に連通する接続口である。
【００２１】
３０は入口側突出体２０に設けた流れ規制体であり、入口開孔２３から流入した流れの流れ方向を整える格子状の方向規制部３０ａ、メッシュなどの網状体で形成し流速変動を低減するように配置した変動抑制部３０ｂを備えている。
【００２２】
３１は開口穴９ａ、９ｂへの流体の流れ込みを低減する流入抑制体であり、流路壁６と面一に設けるとともに超音波は透過できる微細な穴を有している。
【００２３】
次に、この超音波流量計測装置の動作について説明する。接続口２８から入った被計測流体は流体制御手段２５の弁部２７が開成すると流入口２４を通過して入口側拡大空間部１９に流入する。弁部２７を通過して乱れた流れはこの入口側拡大空間部１９の容積が拡大された空間で流れを整えられるとともに、流入口２４と対向しない位置に設けた入口側突出体２０の入口開孔２３から突出部２２内に流入し、入口側突出体２０の十分な助走距離により整流された流れとなって計測流路５の上流側に設けた導入部１１に流れ込む。しかも、入口側突出体２０に設けた流れ規制体３０を通過し、格子状の方向規制部３０ａによる流れ方向の整流と、網状体で形成した変動抑制部３０ｂによる流速変動の低減により、流れがより一層安定化されて導入部１１に流れ込む。導入部１１に入った流れは屈曲部１３で流れ方向を曲げられるが、導入部１１に流入する流れが安定しているため、屈曲後も流れ状態のばらつきが少なく維持されるとともに、流れ安定手段１５において流れ方向を整える格子状の方向規制部１５ａと流速変動を低減するメッシュなどの網状体で形成した変動抑制部１５ｂにより一層流れが安定化されて上流側の相違による影響が少ない流速分布が計測流路５の超音波伝搬路１０部に形成される。
【００２４】
次に超音波による流量計測動作を説明する。計測流路５では、計測制御部１７の作用により超音波送受信器７，８間で計測流路５の流路断面の幅Ｗを横切るようにして超音波の送受が行われる。すなわち、上流側の超音波送受信器７から発せられた超音波が下流側の超音波送受信器８で受信されるまでの伝搬時間Ｔ１を計測する。また一方、下流側の超音波送受信器８から発せられた超音波が上流側の超音波送受信器７で受信されるまでの伝搬時間Ｔ２を計測する。このようにして測定された伝搬時間Ｔ１およびＴ２を基に、以下の演算式により演算部１８で流量が算出される。
【００２５】
いま、計測流路５の流動方向の被計測流体の流速Ｖと超音波伝搬路１０とのなす角度をθとし、超音波送受信器７，８間の距離をＬ、被測定流体の音速をＣとすると、流速Ｖは以下の式にて算出される。
【００２６】
Ｔ１＝Ｌ／（Ｃ＋Ｖｃｏｓθ）
Ｔ２＝Ｌ／（Ｃ−Ｖｃｏｓθ）
Ｔ１の逆数からＴ２の逆数を引き算する式より音速Ｃを消去して
Ｖ＝（Ｌ／２ｃｏｓθ）（（１／Ｔ１）−（１／Ｔ２））
θおよびＬは既知なのでＴ１およびＴ２の値より流速Ｖが算出できる。
【００２７】
この流速Ｖと計測流路５の流れ方向に直交する横断面積Ｓより、流量Ｑは
Ｑ＝ＫＶＳ
ここで、Ｋは横断面積Ｓにおける流速分布を考慮した補正係数であり、このようにして流量を求めることができる。
【００２８】
このように、入口側拡大空間部による通路容積拡大により流体の流れ状態を安定化させて突出体の入口開孔から流入させることで安定した流れを計測流路に供給でき、また入口側拡大空間部に突出させた突出体により計測流路の導入部への助走長さを確保することでも安定した流れを計測流路に供給でき、流入側の管路形状などに因らず安定した流れを計測流路に供給して計測精度を向上できる。さらに入口側拡大空間部に突出体を配置することで管路部の小型化ができる。
【００２９】
また、流体制御手段による流れの乱れを入口側拡大空間部により緩和して安定した流れを入口側突出体に与えて計測流路に供給し計測精度を向上できる。また、流体制御手段の形状や取付位置が異なる場合でも入口側拡大空間部により流れの相違を緩和して安定した流れを入口側突出体に与えて計測流路に供給し計測精度を向上できるとともに、流体制御手段の形状や取付位置の設計の自由度が高く生産性を向上できる。
【００３０】
また、入口側突出体に設けた流れ規制体により計測流路の導入部への流れをより一層安定化でき、計測精度をより一層向上できる。
【００３１】
また、屈曲部を配置することで装置のより一層の小型化が実現でき、入口側あるいは出口側拡大空間部と入口側あるいは出口側突出体により計測流路への流れの安定性を高めて計測精度を向上できる。
【００３２】
なお、流れ規制体３０として格子状あるいはメッシュ状のもので説明したが、微細な穴明き板状、ハツカム状、不織布状、綿状などが利用可能なのは言うまでもない。
【００３３】
（実施例２）
図２は本発明の実施例２を示す超音波流量計測装置の断面図である。図２において、図１の実施例と同一部材、同一機能は同一符号を付し詳細な説明は省略し、異なるところを中心に説明する。
【００３４】
３２は導出部１２の下流側に配置した出口側拡大空間部である。３３は出口側拡大空間部３２内に挿入した出口側突出体である。この出口側突出体３３は流路壁６の出口側取付面３４から突出させた突出部３５と、この突出部３５の一部に穴を明けて設けた出口開孔３６を備えている。３７は出口側拡大空間部３２からの流出口であり、出口開孔３６と流出口３７は直接対向しないように配置している。３８は超音波伝搬路１０の下流側に設けた流れ安定手段であり、流れ方向を整える格子状の方向規制部３８ａと流速変動を低減するメッシュなどの網状体で形成した変動抑制部３８ｂを備えている。出口側突出体３３には入口側突出体２０と同様に流れ規制体３０を設けており、この流れ規制体３０は流れ方向を整える格子状の方向規制部３０ａと、メッシュなどの網状体で形成し流速変動を低減するように配置した変動抑制部３０ｂを備えている。
【００３５】
次に、この超音波流量計測装置の動作を説明する。順方向の流れの場合は実施例１で説明したのと同じであり、ここでは省略する。次に、逆方向流れの場合は、接続口２９から入った流出口３７を通過して出口側拡大空間部３２に流入する。この出口側拡大空間部３２に入った流れは容積が拡大された空間により流れを整えられるとともに、流出口３７と対向しない位置に設けた出口側突出体３３の出口開孔３６から突出部３５内に流入し、出口側突出体３３の十分な助走距離により整流された流れとなって計測流路５の下流側に設けた導出部１２に流れ込む。しかも、出口側突出体３３に設けた流れ規制体３０を通過し、格子状の方向規制部３０ａによる流れ方向の整流と、網状体で形成した変動抑制部３０ｂによる流速変動の低減により、流れがより一層安定化されて導出部１２に流れ込む。導出部１２に入った流れは屈曲部１４で流れ方向を曲げられるが、導出部１２に流入する流れが安定しているため、屈曲後も流れ状態のばらつきが少なく維持されるとともに、流れ安定手段３８において流れ方向を整える格子状の方向規制部３８ａと流速変動を低減するメッシュなどの網状体で形成した変動抑制部３８ｂにより一層流れが安定化されて下流側の相違による影響が少ない流速分布が計測流路５の超音波伝搬路１０部に形成される。
【００３６】
また、流れに逆流を生じるような脈動がある場合では、順方向流れと逆方向流れのいずれにおいても良く似た流速分布が順逆再現できるため、計測誤差を低減した高精度の計測が可能となる。
【００３７】
さらに、入口側突出体２０および出口側突出体３３と、入口側および出口側の流れ規制体３０は同一あるいは略同一の形状とすることで、順逆いずれの方向の流れに対しても計測流路５に流入する流れの流速分布を近似させることができ、流れに逆流を生じるような脈動がある場合でも脈動時の順逆いずれの流れ状態においても計測流路５に流入する流れの流速分布を近似させることができる。このように、順方向流れの場合は入口側拡大空間部と入口側突出体により管路容積と助走長さの確保で安定した流れを計測流路に供給でき、逆方向流れの場合は出口側拡大空間部と出口側突出体により管路容積と助走長さの確保で安定した流れを計測流路に供給し、順逆いずれの流れ状態においても上流側あるいは下流側の管路形状に因らず安定した流れを計測流路に供給して計測精度を向上でき、順逆両方向の流れに対して計測精度が安定化でき設置方向性のない利便性の高い装置を実現できる。さらに、流れに逆流を生じるような脈動がある場合でも脈動時の順逆いずれの流れ状態においても計測精度を向上できる。
【００３８】
また、順逆いずれの方向の流れに対しても計測流路に流入する流れをより一層安定化でき、計測精度をより一層向上できる。また、流れに逆流を生じるような脈動がある場合でも脈動時の順逆いずれの流れ状態においても計測流路に流入する流れをより一層安定化して計測精度を向上できる。
【００３９】
また、順逆いずれの方向の流れに対しても計測流路に流入する流れをより一層安定化するとともに計測流路内の流速分布をほぼ同じにし、順逆両方向の流れに対して計測特性を揃えることで計測精度をより一層向上できる。さらに、流れに逆流を生じるような脈動がある場合でも脈動時の順逆いずれの流れ状態においても計測流路に流入する流れをより一層安定化して計測精度を向上できる。
【００４０】
また、屈曲部を配置することで装置のより一層の小型化が実現でき、入口側あるいは出口側拡大空間部と入口側あるいは出口側突出体により計測流路への流れの安定性を高めて計測精度を向上できる。
【００４１】
（実施例３）
図３は本発明の実施例３を示す超音波流量計測装置の断面図である。図３において、図１、図２の実施例と同一部材、同一機能は同一符号を付し詳細な説明は省略し、異なるところを中心に説明する。
【００４２】
３９は入口開孔２３、あるいは出口開孔３６に流入する流体の流れ方向を変えて流入させる流入方向転換手段であり、流入方向転換手段３９は入口開孔２３、あるいは出口開孔３６を覆うよう設置している。このため、図のように入口開孔２３と流入口２４とを対向した位置に設けても、流入方向転換手段３９により流入口２４を出た流れが直接入口開孔２３に流れ込むのが防止でき、入口側拡大空間部１９の拡大容積による流れの安定化効果を発揮させて計測流路５での流れ安定化による計測精度を維持できる。また、入口開孔２３の位置に関わらず流入口２４のいちを設計できるので、設計自由度が高まり小型化あるいは低コスト化ができる。
【００４３】
さらに、逆流する場合に対して出口側突出体３３の出口開孔３６にも流入方向転換手段３９を配置することで、逆方向流れにも順方向流れの場合と同様の効果が発揮でき、順逆両方向流れに対応できる計測精度の高い装置の小型化あるいは低コスト化ができる。
【００４４】
このように、入口側拡大空間部への流入口の位置が異なっている場合でも安定した流れを入口開孔に与えて計測流路に供給し計測精度を向上できる。さらに、入口側拡大空間部への流入口の位置設定の自由度を向上でき装置の小型化あるいは製造し易い設計が可能になり低コスト化ができる。
【００４５】
また、順逆両方向の流れに対して計測流路により一層安定した流れを供給でき計測精度を向上できる。
【００４６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように本発明の超音波流量計測装置によれば、計測流路への流入管路形状に因らず安定した流速分布を計測流路に発生させ、計測精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１の超音波流量計測装置の断面図
【図２】本発明の実施例２の超音波流量計測装置の断面図
【図３】本発明の実施例３の超音波流量計測装置の断面図
【図４】従来の超音波流量計測装置の構成図
【符号の説明】
５　計測流路
７、８　超音波送受信器
１１　導入部
１２　導出部
１３、１４　屈曲部
１６　流量演算手段
１９　入口側拡大空間部
２０　入口側突出体
２２、３５　突出部
３２　出口側拡大空間部
３３　出口側突出体
３９　流入方向転換手段
【図１】
2004061269.tif 000003
【図２】
2004061269.tif 000004
【図３】
2004061269.tif 000005
【図４】
2004061269.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成15年8月28日(2003.8.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【特許請求の範囲】
【請求項１】被計測流体が流れる計測流路と、前記計測流路の上流側に設けた導入部と、前記計測流路を超音波が伝搬するように設けた少なくとも一対の超音波送受信器と、前記導入部の上流側に設けた入口側拡大空間部と、前記導入部に接続し前記入口側拡大空間部に突出させた突出部に入口開孔を設けた入口側突出体と、前記超音波送受信器間で超音波の送受信を行いその送受信信号に基づいて流量を算出する流量演算手段とを備え、前記突出部は流れを整流するように設けられた超音波流量計測装置。
【請求項２】入口開孔を入口側拡大空間部の流入口と対向しない位置に設けることにより被計測流体が前記流入口から前記入口開孔に直接流れ込むのを防止した請求項１に記載の超音波流量計測装置。
【請求項３】被計測流体が流れる計測流路と、前記計測流路の上流側および下流側に設けた導入部および導出部と、前記計測流路を超音波が伝搬するように設けた少なくとも一対の超音波送受信器と、前記導入部の上流側に設けた入口側拡大空間部と、前記導出部の下流側に設けた出口側拡大空間部と、前記導入部に接続し前記入口側拡大空間部に突出させた突出部に入口開孔を設けた入口側突出体と、前記導出部に接続し前記出口側拡大空間部に突出させた突出部に出口開孔を設けた出口側突出体と、前記超音波送受信器間で超音波の送受信を行いその送受信信号に基づいて流量を算出する流量演算手段とを備え、前記突出部は流れを整流するように設けられた超音波流量計測装置。
【請求項４】被計測流体が流れる計測流路と、前記計測流路の上流側に設けた導入部と、前記計測流路を超音波が伝搬するように設けた少なくとも一対の超音波送受信器と、前記導入部の上流側に設けた入口側拡大空間部と、前記入口側拡大空間部に突出させた突出部に入口開孔を設けた入口側突出体と、前記超音波送受信器間で超音波の送受信を行いその送受信信号に基づいて流量を算出する流量演算手段とを備え、前記入口開孔に流入する被計測流体の流れ方向を変えて流入させる流入方向転換手段を設けた超音波流量計測装置。
【請求項５】被計測流体が流れる計測流路と、前記計測流路の上流側および下流側に設けた導入部および導出部と、前記計測流路を超音波が伝搬するように設けた少なくとも一対の超音波送受信器と、前記導入部の上流側に設けた入口側拡大空間部と、前記導出部の下流側に設けた出口側拡大空間部と、前記導入部に接続し前記入口側拡大空間部に突出させた突出部に入口開孔を設けた入口側突出体と、前記導出部に接続し前記出口側拡大空間部に突出させた突出部に出口開孔を設けた出口側突出体と、前記超音波送受信器間で超音波の送受信を行いその送受信信号に基づいて流量を算出する流量演算手段とを備え、前記入口開孔および前記出口開孔に流入する被計測流体の流れ方向を変えて流入させる流入方向転換手段を設けた超音波流量計測装置。
【請求項６】入口側拡大空間部は被計測流体の流量を制御する流体制御手段の直後に配置した請求項１〜５のいずれか１項に記載の超音波流量計測装置。
【請求項７】入口側突出体には流れ規制体を配置した請求項１〜６のいずれか１項に記載の超音波流量計測装置。
【請求項８】入口側突出体および出口側突出体には流れ規制体を配置した請求項３または５または６に記載の超音波流量計測装置。
【請求項９】入口側突出体および出口側突出体と、入口側および出口側の流れ規制体は同一あるいは略同一の形状とした請求項８に記載の超音波流量計測装置。
【請求項１０】導入部および導出部には流れ方向を屈曲させる屈曲部を配置した請求項１〜９のいずれか１項に記載の超音波流量計測装置。
【請求項１１】被計測流体が流れる計測流路と、前記計測流路の上流側に設けた導入部と、前記計測流路を超音波が伝搬するように設けた少なくとも一対の超音波送受信器と、前記導入部の上流側に設けた入口側拡大空間部と、前記導入部に接続し前記入口側拡大空間部に突出させた突出部に入口開孔を設けた入口側突出体と、前記超音波送受信器間で超音波の送受信を行いその送受信信号に基づいて流量を算出する流量演算手段とを備え、前記入口側拡大空間部への流入口からの流れが方向を変えて前記入口開孔へ流れ込み前記突出部内で整流されて前記導入部に流れ前記計測流路に供給される超音波流量計測装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、気体や液体の流量や流速の計測を行う流量計測装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種の超音波流量計測装置には、例えば特開平１１−３５１９２６号公報が知られており、図４に示すように流体を一方から他方に流す計測流路１の幅Ｗ方向に対向し、かつ計測流路１の流れ方向に対して所定角度を傾けて上流側の超音波送受信器２ａと下流側の超音波送受信器２ｂとを設け、これらの超音波送受信器２ａ、２ｂは計測流路１に設けた凹部３ａ、３ｂに収納するとともに、計測流路１の入口側に整流体４を設けている。そして、計測流路１を流れる流体の流速を超音波送受信器２ａ、２ｂ間で超音波を送受信して伝搬時間差から計測し、計測流路１の断面積より流量を算出している。このとき、計測流路１に入る流れは整流体４により規制して、計測部での流線の傾きを低減したり渦の発生を抑制して、流れの乱れの境界面での超音波の反射や屈折による超音波の受信レベルの変動を低減して測定精度の悪化を防止している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来の構成では、整流体４よりも上流側の管路形状によって計測流路１への流入状態が微妙に変化し、計測流路１での流速分布に違いが生じて管路形状により計測精度がばらつくという課題があった。
【０００４】
本発明は上記課題を解決するもので、計測流路への流入管路形状に因らず安定した流速分布を計測流路に発生させ、計測精度を高めることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために、被計測流体が流れる計測流路と、計測流路の上流側および下流側に設けた導入部および導出部と、前記計測流路を超音波が伝搬するように設けた少なくとも一対の超音波送受信器と、前記導入部の上流側に設けた入口側拡大空間部と、前記導入部に接続し前記入口側拡大空間部に突出させた突出部に入口開孔を設けた入口側突出体と、前記超音波送受信器間で超音波の送受信を行いその送受信信号に基づいて流量を算出する流量演算手段とを備え、突出部は流れを整流するように設けたものである。
【０００６】
上記発明によれば、入口側拡大空間部による通路容積拡大により流体の流れ状態を安定化させて突出体の入口開孔から流入させることで安定した流れを計測流路に供給でき、また入口側拡大空間部に突出させた突出体により計測流路の導入部への助走長さを確保することでも安定した流れを計測流路に供給でき、流入側の管路形状などに因らず安定した流れを計測流路に供給して計測精度を向上できる。さらに入口側拡大空間部に突出体を配置することで管路部の小型化ができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態によれば、被計測流体が流れる計測流路と、計測流路の上流側に設けた導入部と、前記計測流路を超音波が伝搬するように設けた少なくとも一対の超音波送受信器と、前記導入部の上流側に設けた入口側拡大空間部と、前記導入部に接続し前記入口側拡大空間部に突出させた突出部に入口開孔を設けた入口側突出体と、前記超音波送受信器間で超音波の送受信を行いその送受信信号に基づいて流量を算出する流量演算手段とを備え、前記突出部は流れを整流するように設けたものである。
また、入口開孔を入口側拡大空間部の流入口と対向しない位置に設けることにより被計測流体が前記流入口から前記入口開孔に直接流れ込むのを防止したものである。
そして、入口側拡大空間部による通路容積拡大により流体の流れ状態を安定化させて突出体の入口開孔から流入させることで安定した流れを計測流路に供給でき、また入口側拡大空間部に突出させた突出体により計測流路の導入部への助走長さを確保することでも安定した流れを計測流路に供給でき、流入側の管路形状などに因らず安定した流れを計測流路に供給して計測精度を向上できる。さらに入口側拡大空間部に突出体を配置することで管路部の小型化ができる。
【０００８】
また、被計測流体が流れる計測流路と、計測流路の上流側および下流側に設けた導入部および導出部と、前記計測流路を超音波が伝搬するように設けた少なくとも一対の超音波送受信器と、前記導入部の上流側に設けた入口側拡大空間部と、前記導出部の下流側に設けた出口側拡大空間部と、前記導入部に接続し前記入口側拡大空間部に突出させた突出部に入口開孔を設けた入口側突出体と、前記導出部に接続し前記出口側拡大空間部に突出させた突出部に出口開孔を設けた出口側突出体と、前記超音波送受信器間で超音波の送受信を行いその送受信信号に基づいて流量を算出する流量演算手段とを備え、前記突出部は整流するように設けられたものである。
【０００９】
そして、順方向流れの場合は入口側拡大空間部と入口側突出体により管路容積と助走長さの確保で安定した流れを計測流路に供給でき、逆方向流れの場合は出口側拡大空間部と出口側突出体により管路容積と助走長さの確保で安定した流れを計測流路に供給し、順逆いずれの流れ状態においても上流側あるいは下流側の管路形状に因らず安定した流れを計測流路に供給して計測精度を向上でき、順逆両方向の流れに対して計測精度が安定化でき設置方向性のない利便性の高い装置を実現できる。さらに、流れに逆流を生じるような脈動がある場合でも脈動時の順逆いずれの流れ状態においても計測精度を向上できる。
【００１０】
また、入口開孔には流れ方向を変えて流入させる流入方向転換手段を設けたものである。そして、入口側拡大空間部への流入口の位置が異なっている場合でも安定した流れを入口開孔に与えて計測流路に供給し計測精度を向上できる。さらに、入口側拡大空間部への流入口の位置設定の自由度を向上でき装置の小型化あるいは製造し易い設計が可能になり低コスト化ができる。
【００１１】
また、入口開孔および出口開孔には流れ方向を変えて流入させる流入方向転換手段を設けたものである。そして、順逆両方向の流れに対して計測流路により一層安定した流れを供給でき計測精度を向上できる。
【００１２】
また、入口側拡大空間部は被計測流体の流量を制御する流体制御手段の直後に配置したものである。そして、流体制御手段による流れの乱れを入口側拡大空間部により緩和して安定した流れを入口側突出体に与えて計測流路に供給し計測精度を向上できる。また、流体制御手段の形状や取付位置が異なる場合でも入口側拡大空間部により流れの相違を緩和して安定した流れを入口側突出体に与えて計測流路に供給し計測精度を向上できるとともに、流体制御手段の形状や取付位置の設計の自由度が高く生産性を向上できる。
【００１３】
また、入口側突出体には流れ規制体を配置したものである。そして、入口側突出体に設けた流れ規制体により計測流路の導入部への流れをより一層安定化でき、計測精度をより一層向上できる。
【００１４】
また、入口側突出体および出口側突出体には流れ規制体を配置したものである。そして、順逆いずれの方向の流れに対しても計測流路に流入する流れをより一層安定化でき、計測精度をより一層向上できる。また、流れに逆流を生じるような脈動がある場合でも脈動時の順逆いずれの流れ状態においても計測流路に流入する流れをより一層安定化して計測精度を向上できる。
【００１５】
また、入口側突出体および出口側突出体と、入口側および出口側の流れ規制体は同一あるいは略同一の形状としたものである。そして、順逆いずれの方向の流れに対しても計測流路に流入する流れをより一層安定化するとともに計測流路内の流速分布をほぼ同じにし、順逆両方向の流れに対して計測特性を揃えることで計測精度をより一層向上できる。さらに、流れに逆流を生じるような脈動がある場合でも脈動時の順逆いずれの流れ状態においても計測流路に流入する流れをより一層安定化して計測精度を向上できる。
【００１６】
また、導入部および導出部には流れ方向を屈曲させる屈曲部を配置したものである。そして、屈曲部を配置することで装置のより一層の小型化が実現でき、入口側あるいは出口側拡大空間部と入口側あるいは出口側突出体により計測流路への流れの安定性を高めて計測精度を向上できる。
また、被計測流体が流れる計測流路と、前記計測流路の上流側に設けた導入部と、前記計測流路を超音波が伝搬するように設けた少なくとも一対の超音波送受信器と、前記導入部の上流側に設けた入口側拡大空間部と、前記導入部に接続し前記入口側拡大空間部に突出させた突出部に入口開孔を設けた入口側突出体と、前記超音波送受信器間で超音波の送受信を行いその送受信信号に基づいて流量を算出する流量演算手段とを備え、前記入口側拡大空間部への流入口からの流れが方向を変えて前記入口開孔へ流れ込み前記突出部内で整流されて前記導入部に流れ前記計測流路に供給されるものである。そして、流入側の管路形状などに因らず安定した流れを計測流路に供給して計測精度を向上できる。
【００１７】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。
【００１８】
（実施例１）
図１は本発明の実施例１を示す超音波流量計測装置の縦断面図である。図において、５は流路壁６に囲まれた計測流路であり、７および８は互いに対向するように流路壁６に取付けた上流側および下流側の超音波送受信器である。上流側の超音波送受信器７と下流側の超音波送受信器８は計測流路５の幅Ｗ方向を横切るように距離Ｌを隔てるとともに計測流路５の流体の流動方向に対して角度θ傾けて設置されている。９ａ、９ｂは超音波送受信器７、８を計測流路５に臨ませる上流側および下流側の開口穴である。１０は対向する超音波送受信器７および８間で送信された超音波が直接相手側に伝搬する超音波伝搬路（二点鎖線で領域を示す）である。１１は計測流路５の上流側に設け被計測流体の計測流路５への入口となる導入部であり、１２は計測流路５の下流側に設け被計測流体の計測流路５からの出口となる導出部である。１３は計測流路５と導入部１１とを連結する上流側の屈曲部であり、１４は計測流路５と導出部１２とを連結する下流側の屈曲部である。なお、屈曲部１３、１４は計測流路５の幅Ｗ方向に屈曲している図を示したが、屈曲方向は任意の方向が可能なのは言うまでもない。
【００１９】
１５は超音波伝搬路１０の上流側に設けた流れ安定手段であり、流れ方向を整える格子状の方向規制部１５ａと流速変動を低減するメッシュなどの網状体で形成した変動抑制部１５ｂを備えている。１６は超音波送受信器７，８に接続され超音波の送受信をさせる計測制御部１７と、計測制御部１７での信号を基に流速を計算し流量を算出する演算部１８を備えた流量演算手段である。
【００２０】
１９は導入部１１の上流側に配置した入口側拡大空間部である。２０は入口側拡大空間部１９内に挿入した入口側突出体である。この入口側突出体２０は流路壁６の入口側取付面２１から突出させた突出部２２と、この突出部２２の一部に穴を明けて設けた入口開孔２３を備えている。２４は入口側拡大空間部１９への流入口であり、入口開孔２３と流入口２４は直接対向しないように配置している。２５は流入口２４に対向して配置した被計測流体の流量を制御する流体制御手段であり、この流体制御手段２５は駆動部２６と流入口２４に対向する弁部２７を備えている。２８は流入口２４の上流側に設けた接続口、２９は導出部１２に連通する接続口である。
【００２１】
３０は入口側突出体２０に設けた流れ規制体であり、入口開孔２３から流入した流れの流れ方向を整える格子状の方向規制部３０ａ、メッシュなどの網状体で形成し流速変動を低減するように配置した変動抑制部３０ｂを備えている。
【００２２】
３１は開口穴９ａ、９ｂへの流体の流れ込みを低減する流入抑制体であり、流路壁６と面一に設けるとともに超音波は透過できる微細な穴を有している。
【００２３】
次に、この超音波流量計測装置の動作について説明する。接続口２８から入った被計測流体は流体制御手段２５の弁部２７が開成すると流入口２４を通過して入口側拡大空間部１９に流入する。弁部２７を通過して乱れた流れはこの入口側拡大空間部１９の容積が拡大された空間で流れを整えられるとともに、流入口２４と対向しない位置に設けた入口側突出体２０の入口開孔２３から突出部２２内に流入し、入口側突出体２０の十分な助走距離により整流された流れとなって計測流路５の上流側に設けた導入部１１に流れ込む。しかも、入口側突出体２０に設けた流れ規制体３０を通過し、格子状の方向規制部３０ａによる流れ方向の整流と、網状体で形成した変動抑制部３０ｂによる流速変動の低減により、流れがより一層安定化されて導入部１１に流れ込む。導入部１１に入った流れは屈曲部１３で流れ方向を曲げられるが、導入部１１に流入する流れが安定しているため、屈曲後も流れ状態のばらつきが少なく維持されるとともに、流れ安定手段１５において流れ方向を整える格子状の方向規制部１５ａと流速変動を低減するメッシュなどの網状体で形成した変動抑制部１５ｂにより一層流れが安定化されて上流側の相違による影響が少ない流速分布が計測流路５の超音波伝搬路１０部に形成される。
【００２４】
次に超音波による流量計測動作を説明する。計測流路５では、計測制御部１７の作用により超音波送受信器７，８間で計測流路５の流路断面の幅Ｗを横切るようにして超音波の送受が行われる。すなわち、上流側の超音波送受信器７から発せられた超音波が下流側の超音波送受信器８で受信されるまでの伝搬時間Ｔ１を計測する。また一方、下流側の超音波送受信器８から発せられた超音波が上流側の超音波送受信器７で受信されるまでの伝搬時間Ｔ２を計測する。このようにして測定された伝搬時間Ｔ１およびＴ２を基に、以下の演算式により演算部１８で流量が算出される。
【００２５】
いま、計測流路５の流動方向の被計測流体の流速Ｖと超音波伝搬路１０とのなす角度をθとし、超音波送受信器７，８間の距離をＬ、被測定流体の音速をＣとすると、流速Ｖは以下の式にて算出される。
【００２６】
Ｔ１＝Ｌ／（Ｃ＋Ｖｃｏｓθ）
Ｔ２＝Ｌ／（Ｃ−Ｖｃｏｓθ）
Ｔ１の逆数からＴ２の逆数を引き算する式より音速Ｃを消去して
Ｖ＝（Ｌ／２ｃｏｓθ）（（１／Ｔ１）−（１／Ｔ２））
θおよびＬは既知なのでＴ１およびＴ２の値より流速Ｖが算出できる。
【００２７】
この流速Ｖと計測流路５の流れ方向に直交する横断面積Ｓより、流量Ｑは
Ｑ＝ＫＶＳ
ここで、Ｋは横断面積Ｓにおける流速分布を考慮した補正係数であり、このようにして流量を求めることができる。
【００２８】
このように、入口側拡大空間部１９による通路容積拡大により流体の流れ状態を安定化させて突出体２０の入口開孔２３から流入させることで安定した流れを計測流路５に供給でき、また入口側拡大空間部１９に突出させた突出体２０により計測流路５の導入部１１への助走長さを確保することでも安定した流れを計測流路５に供給でき、流入側の管路形状などに因らず安定した流れを計測流路５に供給して計測精度を向上できる。さらに入口側拡大空間部１９に突出体２０を配置することで管路部の小型化ができる。
【００２９】
また、流体制御手段２５による流れの乱れを入口側拡大空間部１９により緩和して安定した流れを入口側突出体２０に与えて計測流路５に供給し計測精度を向上できる。また、流体制御手段２５の形状や取付位置が異なる場合でも入口側拡大空間部１９により流れの相違を緩和して安定した流れを入口側突出体２０に与えて計測流路５に供給し計測精度を向上できるとともに、流体制御手段２５の形状や取付位置の設計の自由度が高く生産性を向上できる。
【００３０】
また、入口側突出体２０に設けた流れ規制体３０により計測流路５の導入部１１への流れをより一層安定化でき、計測精度をより一層向上できる。
【００３１】
また、屈曲部１３，１４を配置することで装置のより一層の小型化が実現でき、入口側あるいは出口側拡大空間部と入口側あるいは出口側突出体により計測流路５への流れの安定性を高めて計測精度を向上できる。
【００３２】
なお、流れ規制体３０として格子状あるいはメッシュ状のもので説明したが、微細な穴明き板状、ハニカム状、不織布状、綿状などが利用可能なのは言うまでもない。
【００３３】
（実施例２）
図２は本発明の実施例２を示す超音波流量計測装置の断面図である。図２において、図１の実施例と同一部材、同一機能は同一符号を付し詳細な説明は省略し、異なるところを中心に説明する。
【００３４】
３２は導出部１２の下流側に配置した出口側拡大空間部である。３３は出口側拡大空間部３２内に挿入した出口側突出体である。この出口側突出体３３は流路壁６の出口側取付面３４から突出させた突出部３５と、この突出部３５の一部に穴を明けて設けた出口開孔３６を備えている。３７は出口側拡大空間部３２からの流出口であり、出口開孔３６と流出口３７は直接対向しないように配置している。３８は超音波伝搬路１０の下流側に設けた流れ安定手段であり、流れ方向を整える格子状の方向規制部３８ａと流速変動を低減するメッシュなどの網状体で形成した変動抑制部３８ｂを備えている。出口側突出体３３には入口側突出体２０と同様に流れ規制体３０を設けており、この流れ規制体３０は流れ方向を整える格子状の方向規制部３０ａと、メッシュなどの網状体で形成し流速変動を低減するように配置した変動抑制部３０ｂを備えている。
【００３５】
次に、この超音波流量計測装置の動作を説明する。順方向の流れの場合は実施例１で説明したのと同じであり、ここでは省略する。次に、逆方向流れの場合は、接続口２９から入った流出口３７を通過して出口側拡大空間部３２に流入する。この出口側拡大空間部３２に入った流れは容積が拡大された空間により流れを整えられるとともに、流出口３７と対向しない位置に設けた出口側突出体３３の出口開孔３６から突出部３５内に流入し、出口側突出体３３の十分な助走距離により整流された流れとなって計測流路５の下流側に設けた導出部１２に流れ込む。しかも、出口側突出体３３に設けた流れ規制体３０を通過し、格子状の方向規制部３０ａによる流れ方向の整流と、網状体で形成した変動抑制部３０ｂによる流速変動の低減により、流れがより一層安定化されて導出部１２に流れ込む。導出部１２に入った流れは屈曲部１４で流れ方向を曲げられるが、導出部１２に流入する流れが安定しているため、屈曲後も流れ状態のばらつきが少なく維持されるとともに、流れ安定手段３８において流れ方向を整える格子状の方向規制部３８ａと流速変動を低減するメッシュなどの網状体で形成した変動抑制部３８ｂにより一層流れが安定化されて下流側の相違による影響が少ない流速分布が計測流路５の超音波伝搬路１０部に形成される。
【００３６】
また、流れに逆流を生じるような脈動がある場合では、順方向流れと逆方向流れのいずれにおいても良く似た流速分布が順逆再現できるため、計測誤差を低減した高精度の計測が可能となる。
【００３７】
さらに、入口側突出体２０および出口側突出体３３と、入口側および出口側の流れ規制体３０は同一あるいは略同一の形状とすることで、順逆いずれの方向の流れに対しても計測流路５に流入する流れの流速分布を近似させることができ、流れに逆流を生じるような脈動がある場合でも脈動時の順逆いずれの流れ状態においても計測流路５に流入する流れの流速分布を近似させることができる。このように、順方向流れの場合は入口側拡大空間部１９と入口側突出体２０により管路容積と助走長さの確保で安定した流れを計測流路５に供給でき、逆方向流れの場合は出口側拡大空間部３２と出口側突出体３３により管路容積と助走長さの確保で安定した流れを計測流路５に供給し、順逆いずれの流れ状態においても上流側あるいは下流側の管路形状に因らず安定した流れを計測流路５に供給して計測精度を向上でき、順逆両方向の流れに対して計測精度が安定化でき設置方向性のない利便性の高い装置を実現できる。さらに、流れに逆流を生じるような脈動がある場合でも脈動時の順逆いずれの流れ状態においても計測精度を向上できる。
【００３８】
また、順逆いずれの方向の流れに対しても計測流路５に流入する流れをより一層安定化でき、計測精度をより一層向上できる。また、流れに逆流を生じるような脈動がある場合でも脈動時の順逆いずれの流れ状態においても計測流路５に流入する流れをより一層安定化して計測精度を向上できる。
【００３９】
また、順逆いずれの方向の流れに対しても計測流路５に流入する流れをより一層安定化するとともに計測流路５内の流速分布をほぼ同じにし、順逆両方向の流れに対して計測特性を揃えることで計測精度をより一層向上できる。さらに、流れに逆流を生じるような脈動がある場合でも脈動時の順逆いずれの流れ状態においても計測流路５に流入する流れをより一層安定化して計測精度を向上できる。
【００４０】
また、屈曲部１３，１４を配置することで装置のより一層の小型化が実現でき、入口側あるいは出口側拡大空間部１９，３２と入口側あるいは出口側突出体２０，３３により計測流路５への流れの安定性を高めて計測精度を向上できる。
【００４１】
（実施例３）
図３は本発明の実施例３を示す超音波流量計測装置の断面図である。図３において、図１、図２の実施例と同一部材、同一機能は同一符号を付し詳細な説明は省略し、異なるところを中心に説明する。
【００４２】
３９は入口開孔２３、あるいは出口開孔３６に流入する流体の流れ方向を変えて流入させる流入方向転換手段であり、流入方向転換手段３９は入口開孔２３、あるいは出口開孔３６を覆うよう設置している。このため、図のように入口開孔２３と流入口２４とを対向した位置に設けても、流入方向転換手段３９により流入口２４を出た流れが直接入口開孔２３に流れ込むのが防止でき、入口側拡大空間部１９の拡大容積による流れの安定化効果を発揮させて計測流路５での流れ安定化による計測精度を維持できる。また、入口開孔２３の位置に関わらず流入口２４のいちを設計できるので、設計自由度が高まり小型化あるいは低コスト化ができる。
【００４３】
さらに、逆流する場合に対して出口側突出体３３の出口開孔３６にも流入方向転換手段３９を配置することで、逆方向流れにも順方向流れの場合と同様の効果が発揮でき、順逆両方向流れに対応できる計測精度の高い装置の小型化あるいは低コスト化ができる。
【００４４】
このように、入口側拡大空間部１９への流入口２４の位置が異なっている場合でも安定した流れを入口開孔２３に与えて計測流路５に供給し計測精度を向上できる。さらに、入口側拡大空間部１９への流入口２４の位置設定の自由度を向上でき装置の小型化あるいは製造し易い設計が可能になり低コスト化ができる。
【００４５】
また、順逆両方向の流れに対して計測流路５により一層安定した流れを供給でき計測精度を向上できる。
【００４６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように本発明の超音波流量計測装置によれば、計測流路への流入管路形状に因らず安定した流速分布を計測流路に発生させ、計測精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１の超音波流量計測装置の断面図
【図２】本発明の実施例２の超音波流量計測装置の断面図
【図３】本発明の実施例３の超音波流量計測装置の断面図
【図４】従来の超音波流量計測装置の構成図
【符号の説明】
５　計測流路
７、８　超音波送受信器
１１　導入部
１２　導出部
１３、１４　屈曲部
１６　流量演算手段
１９　入口側拡大空間部
２０　入口側突出体
２２、３５　突出部
３２　出口側拡大空間部
３３　出口側突出体
３９　流入方向転換手段