(57)【要約】    【目的】  配管口径や反射体の密度に関わらず、正確な流量が計測可能となる気泡発生装置を提供する。    【構成】  超音波トランスデューサ(2)に対して流体配管(50)の上流側に設置し、被測定流体内へ均一に気泡を発生させる気泡発生装置(10)とする。その気泡発生装置(10)は、高圧窒素ガスを駆動源とするモータ(11)と、そのモータ(11)の駆動力によって所定方向へと回転すると共に、モータ(11)よりも下流側に延設され、ガス噴出口を備えた回転軸部材(12)と、その回転軸部材(12)におけるガス噴出口を覆うように固定され、ガス噴出口から噴出された気泡が通過自由な多数の孔を有する多孔質材(15)とを備えた。【選択図】    図２
2005195373.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波トランスデューサに対して流体配管の上流側に設置し、被測定流体内へ均一に微細な気泡を発生させる気泡発生装置であって、
前記気泡発生装置は、高圧ガスを駆動源とするモータと、
そのモータの駆動力によって所定方向へと回転すると共に、モータよりも下流側に延設され、ガス噴出口を備えた回転軸部材と、
その回転軸部材におけるガス噴出口を覆うように固定され、ガス噴出口から噴出された気泡が通過自由な多数の孔を有する多孔質材とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の気泡発生装置。
【請求項２】
前記多孔質材の外周面には、発生した気泡を離れさせるための複数の気泡分離板が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の気泡発生装置。
【請求項３】
超音波トランスデューサに対して流体配管の上流側に設置し、被測定流体内へ均一に微細な気泡を発生させる気泡発生装置であって、
前記気泡発生装置は、高圧ガスを駆動源とするモータと、
そのモータの駆動力によって所定方向へと回転すると共に、モータよりも下流側に延設された回転軸部材と、
前記駆動源から送出されたガスが通過して気泡となるような多数の孔を備えた気泡送り出し部材と、
その気泡送り出し部材よりも下流側に設置され、前記回転軸部材の回転力が伝達されるよう固定された回転板と、
前記気泡送り出し部材の外周面側に設置され、モータから送出された高圧ガスを気泡送り出し部材へと送出するガス噴出口を有するガス噴出部材とを備えたことを特徴とする気泡発生装置。
【請求項４】
超音波トランスデューサに対して流体配管の上流側に設置し、被測定流体内へ均一に微細な気泡を発生させる気泡発生装置であって、
前記気泡発生装置は、一面に所定間隔離して複数立設され、エアモータから送出された高圧ガスを送出するガス噴出口を有するガス噴出部材と、
ガス噴出部材の間隔部分に立設された複数の気泡分離部材と、
前記ガス噴出部材から送出された高圧ガスが衝突する箇所に固定された固定板とを備え、
前記複数の気泡分離部材は、前記ガス噴出部材よりも長く形成されたことを特徴とする気泡発生装置。
【請求項５】
超音波トランスデューサに対して流体配管の上流側に設置し、被測定流体内へ均一に微細な気泡を発生させる気泡発生装置であって、
前記気泡発生装置は、前記流体配管内の被測定流体を吸い込む吸引口および吸い込んだ被測定流体を排出する排出口を備えた吸引用配管と、
その吸引用配管の排出口から排出された被測定流体を、別途供給される高圧ガスと融合する混合部と、
その混合部で生成された混合流体を吸い込む第二吸引口と、その混合流体を排出する第二排出口とを有する拡散用配管とを備え、
前記拡散用配管は、吸引用配管の内径よりも小さく形成されていることを特徴とする気泡発生装置。
【請求項６】
請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５のいずれかに記載の気泡発生装置を備え、その気泡発生装置によって発生させた気泡を用いて流速分布を測定し、被測定流体の流量を測定する超音波流量計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定領域の流速分布から被測定流体の流量を時間依存で瞬時に測定することが可能な超音波流量計およびそれに関連する技術に関する。  
【背景技術】
【０００２】
特開２０００−９７７４２号では、非定常状態の流れであっても時間依存で正確に精度高く非接触で測定可能なドップラ式超音波流量計が開示されている。ここで開示されるドップラ式超音波流量計は、以下のような構成をなす。すなわち、所要周波数の超音波パルスを超音波トランスデューサから測定線に沿って被測定流体中に入射させる超音波送信手段と、被測定流体に入射された超音波パルスのうち測定領域から反射された超音波エコーを受信し、測定領域における被測定流体の流速分布を測定する流体速度分布測定手段と、上記被測定流体の流速分布に基づいて、積分演算を行う流量演算手段とを備えたものである。そして、流量演算手段は測定領域における被測定流体の流速分布に基づいて流量を計測する。
【０００３】
このドップラ式超音波流量計は、配管内を流れる被測定流体の流速分布を測定し、時間的に変動する過渡時の流量の応答性に優れている。また、流体の流れが充分に発達していない箇所や流れが三次元になっている場所、例えばエルボ配管やＵ字状の反転配管のように曲げられた配管の直後でも、被測定流体の流量を効率的に精度よく瞬時に測定できる。それ以前に提供されていた超音波流量計と比較した場合、実験値や経験値などから割り出された「流量補正係数」がなくても正確な測定が可能であるという特徴があり、大きく評価されている。
【特許文献１】特開２０００−９７７４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
さて、ドップラ式超音波流量計に限らず、超音波パルスの反射を利用して流速分布（流量）を計測する場合、超音波を反射するための反射体が流体中に必要である。この反射体が流体中にある程度の密度で存在しない場合、計測が困難となる。また、この反射体が流体中に均一に混入されていない場合、計測できる流速分布が得られない箇所が出てくることにより、正確な流量を計測することが困難な場合がある。
【０００５】
被測定流体が流体（例えば水）の場合、反射体としては音響インピーダンスが大きく異なる空気やヘリウムの様な気体が好ましい。しかし、流体配管内へ挿入したノズルなどを用いて気体を注入したとしても、気泡が均一に分散していなければ、適正な流速分布が得られない。さらには、気泡が小さくないと、被測定流体と気泡に移動速度に差が生じるため、正確な流量を計測することができなかった。特に、配管の口径が大きい場合は、反射体としての気泡の疎密が問題となりやすい。
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、配管口径や反射体の密度に関わらず、測定に必要な密度で気泡を均一に分散させることで、測定精度の向上を図り、より正確な流量が計測可能となる超音波流量計による計測技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（請求項１）
請求項１記載の発明は、超音波トランスデューサ(2)に対して流体配管(50)の上流側に設置し、被測定流体内へ均一に微細な気泡を発生させる気泡発生装置(10)に係る。
すなわち、高圧ガスを駆動源とするモータ(例えば、エアモータ11,電動モータ19)と、  そのモータ(11,19)の駆動力によって所定方向へと回転すると共に、モータ(11,19)よりも下流側に延設され、ガス噴出口を備えた回転軸部材(12)と、  その回転軸部材(12)におけるガス噴出口を覆うように固定され、ガス噴出口から噴出された気泡が通過自由な多数の孔を有する多孔質材(15)とを備えたことを特徴とする気泡発生装置を提供する。
【０００８】
（用語説明）
「気泡発生装置」が流体管内へ送り込む「気泡」は、一般には高圧の窒素ガスを採用しているが、被測定流体の種類や計測の種類に応じて、通常の空気、ヘリウムなど他の気体を採用する場合もある。また、反射体として機能した後には不要となるので、被測定流体に溶けてしまう気体（例えば、被測定流体が水などである場合にはそれに容易に溶ける炭酸ガス）を採用する場合もある。
【０００９】
（作用）
気泡発生装置(10)は、超音波トランスデューサ(2)に対して流体配管(50)の上流側に設置されているので、流体配管内(50)に送り込まれた気泡は、上流から下流に向かって流れ、乱流拡散により配管内に分散し、超音波トランスデューサ(2)が被測定流体内へ照射する超音波パルスの反射体として機能する。
モータ(11,19)からは、被測定流体内に高圧ガスを送出し気泡を発生させる。この気泡は、回転している回転軸部材(12)のガス噴出口から多孔質材(15)内へ送入される。多孔質材(15)には、多数の孔が設けられているため、この孔から気泡が被測定流体内へと通過していく。この際、回転軸部材(12)と共に、多孔質材(15)も回転しており、この回転によるせんだん力作用を利用して、気泡が大きく成長する前に多孔質材(15)から気泡が離れていくことになる。これにより、反射体としての数が増えるので測定精度が向上し、より正確な流量が計測可能となる。
【００１０】
（請求項２）
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の気泡発生装置を限定したものであり、
前記多孔質材(15)の外周面には、発生した気泡を離れさせるための複数の気泡分離板(16)が設けられていることを特徴とする。
この気泡分離板(16)は、回転軸部材(12)の回転とは無関係である。
【００１１】
（作用）
多孔質材(15)の外周面に設置された気泡分離板(16)は、多孔質材(15)が回転すると、気泡分離板(16)が多孔質材(15)に接触することになる。そして、多孔質材(15)の孔から通過しようとする気泡は強制的に離れることになる。したがって、気泡が成長していくのをより確実に抑制させることになり、微少な気泡を多数発生させることに伴い、測定精度の向上が図られる。
【００１２】
（請求項３）
請求項３記載の発明は、超音波トランスデューサ(2)に対して流体配管(50)の上流側に設置し、被測定流体内へ均一に微細な気泡を発生させると共に、送り込んだ気泡を管内において均一に分散させる機能を備えた気泡発生装置(20)に係る。
すなわち、高圧ガスを駆動源とするモータ(21,19)と、  そのモータ(21,19)の駆動力によって所定方向へと回転すると共に、モータ(21,19)よりも下流側に延設された回転軸部材(22)と、  前記駆動源から送出されたガスが通過して気泡となるような多数の孔を備えた気泡送り出し部材(25)と、  その気泡送り出し部材(25)よりも下流側に設置されるとともに前記回転軸部材(22)の回転力が伝達されるよう固定された回転板(23)と、  前記気泡送り出し部材(25)の外周面側に設置されるとともにモータ(21,19)から送出された高圧ガスを気泡送り出し部材(25)へと送出するガス噴出口を有するガス噴出部材(26)とを備えた気泡発生装置を提供する。
【００１３】
（作用）
高圧ガスを駆動源としてモータ(21,19)が駆動し、その駆動力が伝達した回転軸部材(22)および回転板(23)が所定方向へ回転する。モータ(21,19)から送出された高圧ガスは、ガス噴出部材(26)のガス噴出口から回転している気泡送り出し部材(25)へと送入され、気泡を発生させる。発生した気泡は、気泡送り出し部材(25)の多数の孔により、被測定流体へと通過する際に微細化される。そして、通過した気泡は下流側に向かって流れてゆき、回転中の回転板(23)に衝突し、さらに微細な気泡が形成される。
したがって、気泡を段階的に微細化させることで、気泡の数が多くなり、反射体としての数が増えるので測定精度が向上する。これにより、より正確な流量が計測可能となる。
【００１４】
（請求項４）
請求項４記載の発明は、超音波トランスデューサ(2)に対して流体配管(50)の上流側に設置し、被測定流体内へ均一に微細な気泡を発生させる気泡発生装置(30)に係る。
すなわち、ガス噴出管(32)の一面に所定間隔離して複数立設され、高圧ガスを送出するガス噴出口(31a)を有するガス噴出部材(31)と、  前記ガス噴出管(32)に固定され、複数のガス噴出部材(31)の間隔部分に立設された複数の気泡分離部材(34)と、  前記ガス噴出部材(31)から送出された高圧ガスが衝突する箇所に固定された固定板(33)とを備え、  前記複数の気泡分離部材(34)は、前記ガス噴出部材(31)よりも長く形成された気泡発生装置を提供する。
【００１５】
（作用）
高圧ガスがガス噴出部材(31)から固定板(33)に向かって噴出し、気泡が発生する。各ステー(34)は、各ガス噴出部材(31)の間隔部分にそれぞれ立設され、また、ガス噴出部材(31)よりも長く形成されているため、ガス噴出部材(31)から噴出した高圧ガスが固定板(33)に衝突し、急激な流れの方向の変化で気泡が微細化される。これにより、噴出した気泡は、ガス噴出部材(31)から強制的に離れることになり、気泡が成長していくのを抑制させることができる。したがって、測定精度が向上し、より正確な流量が計測可能となる。
【００１６】
（請求項５）
請求項５記載の発明は、超音波トランスデューサ(2)に対して流体配管(50)の上流側に設置し、被測定流体内へ均一に微細な気泡を発生させる気泡発生装置(40)に係る。
すなわち、前記流体配管内(50)の被測定流体を吸い込む吸引口(41a)および吸い込んだ被測定流体を排出する排出口(41b)を備えた吸引用配管(41)と、  その吸引用配管(41)の排出口(41b)から排出された被測定流体を、別途供給される高圧ガスと融合する混合部(45)と、  その混合部(45)で生成された混合流体を吸い込む第二吸引口(42a)と、その混合流体を排出する第二排出口(42b)とを有する拡散用配管(42)とを備え、  前記拡散用配管(42)は、吸引用配管(41)の内径よりも小さく形成されている気泡発生装置を提供する。
【００１７】
（作用）
別途供給される高圧ガスと、吸引用配管(41)の排出口(41b)から排出した被測定流体とを混合部(45)で混合し、水と高圧ガスの混合流体にする。その混合流体を拡散用配管(42)の第二吸引口(42a)から吸引し、第二排出口(42b)から元の流体配管(50)内へと排出する。排出された混合流体は、急激に拡大して微細な気泡が発生する。これは吸引用配管(41)と拡散用配管(42)との管内径が異なることが要因となり発生する現象である。管内径が拡大する範囲において微細気泡が発生し、その微細気泡が発生する領域から流体配管に向かう領域（通常は管内径が一定または緩やかに拡大する領域）において気泡が拡大するという事実を本発明者の実験結果により確認している。このことから、管内径が拡大する部分で混合流体が急激に拡大して微細な気泡が発生する。したがって、気泡を均一に分散させることができる。これにより、測定精度が向上し、より正確な流量が計測可能となる。
【００１８】
（請求項６）
請求項６記載の発明は、請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５のいずれかに記載の気泡発生装置を備え、その気泡発生装置によって発生させた気泡を用いて流速分布を測定し、被測定流体の流量を測定する超音波流量計を提供する。
【００１９】
上記の超音波流量計には、一般のドップラ式超音波流量計と、相関法を用いた超音波流量計とを含む。相関法を用いた超音波流量計とは、例えば、特開２００３−３４４１３１号に開示されているような超音波流量計である。
両者とも、所要周波数の超音波パルスを超音波トランスデューサから測定線に沿って流体配管内の被測定流体中へ入射させる超音波送信手段と、  被測定流体に入射された超音波パルスのうち測定領域から反射された超音波エコーを受信し、測定領域における被測定流体の流速分布を測定する流体速度分布測定手段と、  前記被測定流体の流速分布に基づいて、前記測定領域における被測定流体の流量を演算する流量演算手段とを備えて被測定流体の流量を測定する。
【００２０】
（作用）
請求項６記載の発明によれば、請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５のいずれかに記載の気泡発生装置を備えた超音波流量計に係る。
すなわち、超音波流量計は、気泡発生装置(10,20,30,40のいずれか)によって発生させた気泡を用いて流速分布を測定し、被測定流体の流量を測定する。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１から請求項５に記載の発明によれば、超音波流量計に対して、配管口径や反射体の密度に関わらず、より正確な流量計測に寄与する気泡発生装置を提供することができた。
請求項６に記載の発明によれば、配管口径や反射体の密度に関わらず、より正確な流量が計測可能な超音波流量計を提供することができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明に係る気泡発生装置、超音波流量計の実施の形態について、添付図面を参照させながら説明する。ここで使用する図面は、図１〜図７である。図１は、本発明に係る全体構成を示す概略断面図であり、図２は、気泡発生装置を示す概略断面図であり、図３は、回転軸部材の形態を示す部分拡大図である。
【００２３】
（第一実施形態）
（図１）
図１には、流体管５０に被測定流体として工業用水が流れている場合について、ドップラ式超音波流量計１と気泡発生装置１０とを取り付けた場合を示している。図１に示すように、気泡発生装置１０は、ドップラ式超音波流量計１における超音波トランスデューサ２よりも、主流方向において上流側に位置させている。ドップラ式超音波流量計１については、特開２０００−９７７４２号に開示されているドップラ式超音波流量計を採用することとし、詳細な説明は省略する。このドップラ式超音波流量計１は、周波数選択設定手段によって超音波トランスデューサ２から発振される超音波の基本周波数を、２００ｋＨｚから数ＭＨｚ（例えば、２ＭＨｚ）まで、５ｋＨｚ刻みに自動的に調整設定できる。
【００２４】
超音波トランスデューサ２は、パルス電気信号の印加により基本周波数の超音波パルスが測定線に沿って発振できる超音波パルスは、例えばビーム径数ｍｍの直進性のビームである。送受信器を兼ねることができる超音波トランスデューサにおいては、発振した超音波パルスが流体中の反射体（気泡）に当って反射される超音波エコーを受信するようになっている。
【００２５】
（図２，図３）
気泡発生装置１０は、例えば、図２に示すように、流体管５０の一部分に取り付けられており、被測定流体内へ均一に微細な気泡を発生させる機能を備えている。図２に示すように、気泡を発生させるための手段として気泡発生装置１０には、高圧窒素ガスを駆動源とするエアモータ１１と、エアモータ１１の一端に固定された回転軸部材１２とを備えている。本実施形態ではエアモータ１１の供給源として、高圧窒素ガスの入ったガスボンベ（図示しない）を利用している。そして、このガスボンベに入った高圧窒素ガスをエアモータ１１へ送るためのガスホース１１ａが接続されている。
【００２６】
回転軸部材１２は、パイプ状に形成されており、回転軸部材１２の内部を高圧窒素ガスが通り抜け、回転軸部材内から外部の被測定流体内へと高圧窒素ガスを送出させるように形成されている。図３に示すように、先端部の第一ガス噴射口１２ａと、側部外周面の複数の第二ガス噴出口１２ｂがそれぞれ設けられている。この第一，第二ガス噴射口１２ａ，１２ｂは、多孔質材１５によって覆われており、気泡を確実に多孔質材内へと噴出されるよう形成されている。
【００２７】
エアモータ１１と回転軸部材１２との間にはガス促進部材１３が設けられている。ガス促進部材１３は、エアモータ１１と連結された連結ノズル１４から高圧窒素ガスが送出されると、そのガスを回転軸部材１２へと送出するよう形成されている。また、ガス促進部材１３には、エアモータ１１からの高圧窒素ガスのみでは噴射力が足りない場合などに高圧窒素ガスの入ったガスボンベ（図示しない）が設けられている。このガスボンベは、ガスホース１３ａを介してガス促進部材１３に接続されている。すなわち、エアモータ１１から送出された高圧窒素ガスは、回転軸部材１２の内部を通り、ガス噴射口から高圧窒素ガスを噴射させることで、被測定流体内へ気泡を発生させている。
【００２８】
多孔質材１５は、略円柱状に形成され、被測定流体および送出させた気泡が通過自由な多数の孔を有している。材質としては、特に限定されないが、例えば、多数の微細な孔が空けられた布袋、スポンジ、また、ニッケルなどの金属を焼結させたもので形成することができる。また、多孔質材１５の外径寸法は、流体配管５０の内径寸法よりも若干小さく形成され、回転軸部材１２の先端部から中途部に架けて一体的に固定されている。
【００２９】
すなわち、エアモータ１１から被測定流体内に高圧窒素ガスを送出し気泡を発生させる。この気泡は、回転している回転軸部材１２のガス噴出口から多孔質材１５内へ送入される。多孔質材１５には、上述したように多数の孔が設けられているため、この孔から気泡が被測定流体内へと通過していく。この際、回転軸部材１２と共に、多孔質材１５も回転しており、この回転によるせん断力作用を利用して、気泡が大きく成長する前に多孔質材１５から気泡が離れていくことになる。換言すれば、気泡を微細な状態で維持することが可能となる。そして、気泡が上流から下流に流れる際は、乱流拡散が発生し、配管内に気泡が分散する。つまり、配管の大きさに関わらず気泡を分散させることができる、これにより、測定精度が向上し、より正確な流量が計測可能となる。
【００３０】
また、多孔質材１５の外周側には保護管１７が設けられている。保護管１７は、内周面が軟性部材で被覆されており、多孔質材１５が回転しているときに、何らかの衝撃等により破損するのを防止する役割がある。保護管１７の内周面には、複数の気泡分離版１６が固定されている。この気泡分離版１６は、多孔質材１５にと略同一の長さに形成され、多孔質材１５の外周面と接触するように配置されている。すなわち、多孔質材１５が回転しているときは、気泡分離板１６が接触しており、多孔質材１５の孔から通過しようとする気泡を強制的に離れさせる作用が生じる。したがって、気泡が成長していくのをより確実に抑制させることになり、測定精度の向上が図られる。
【００３１】
なお、このエアモータ１１は高圧窒素ガスの噴射力の調整を行う調整機能を備えている。この調整機能は、回転軸部材１２から噴出されるガスの威力および量の調整が可能となっており、状況に応じて最適値に設定することができる。また、本実施形態ではガス噴射口を複数設けた例を示したが、これに限定されることはない。すなわち、先端部のみ、側部外周面のみとして、ガス噴射口の数量を減らすこともできるし、先端部にガス噴射口を２カ所、３カ所・・・と設けることも可能である。
【００３２】
（第二実施形態）
（図４）
図４は本発明に係る気泡発生装置の他の形態を示している。図４に示す気泡発生装置２０は、ドップラ式超音波流量計１における超音波トランスデューサ２よりも、主流方向において上流側に位置し、被測定流体内へ均一に微細な気泡を発生させる機能を備えている点は、第一実施形態で示した気泡発生装置１０と全く同様である。
【００３３】
第二実施形態における気泡発生装置２０は、高圧窒素ガスを駆動源とするエアモータ２１と、エアモータ２１よりも下流側に延設された回転軸部材２２と、回転軸部材２２の先端部に、エアモータ１１を駆動源として回転自在に固定された回転ブレード２３（回転板）と、円柱状の多孔質板２５（気泡送り出し部材）とを備えている。回転軸部材２２は、エアモータ２１の駆動力が伝達され、回転ブレード２３を回転させるための軸である。回転ブレード２３は、略円柱状に形成され、回転軸部材２２の回転作用に応じて所定方向へと回転するように形成されている。多孔質板２５においては、被測定流体および送出された気泡が通過自由な多数の孔を有している。
また、エアモータ２１から送出された高圧窒素ガスを多孔質板２５に送入するために、多孔質板２５の外周面側にガス噴出部材２６が設けられている。ガス噴出部材２６は、図３で示した回転軸部材１２と同様に、先端部にガス噴出口（図示しない）を多孔質板２５で覆うように形成されており、ガス噴出口から高圧窒素ガスを多孔質板２５へと送入する。
【００３４】
第二実施形態における気泡を発生させる手段は次の通りである。まず、高圧窒素ガスを駆動源としてエアモータ２１が駆動し、その駆動力が伝達した回転軸部材２２および回転ブレードが所定方向へ回転する。一方、エアモータ２１から送出された高圧窒素ガスは、ガス噴出部材２６のガス噴出口から多孔質板２５へと送入され、気泡となる。ここで発生した気泡は、多孔質板２５の多数の孔により、被測定流体へと通過する際に微細化される。そして、通過した気泡は下流側に向かって流れていき、回転中の回転ブレード２３に衝突し、さらに微細な気泡として形成される。
したがって、気泡を段階的に微細化していくことが可能となる。配管の大きさに係わらず気泡を均一に分散させることができる、これにより、多数の微少な気泡発生を確保できるので反射体が増えて測定精度が向上し、より正確な流量が計測可能となる。
【００３５】
（第三実施形態）
（図５）
図５は本発明に係る気泡発生装置の他の形態を示している。図５に示す気泡発生装置３０は、ドップラ式超音波流量計１における超音波トランスデューサ２よりも、主流方向において上流側に位置し、被測定流体内へ均一に微細な気泡を発生させる機能を備えている点は、第一実施形態で示した気泡発生装置１０と全く同様である。
第三実施形態における気泡発生装置３０は、ガス噴出管３２と、複数のガス噴出部材３１と、各ガス噴出部材３１の間域に配置され、ガス噴出部材３１よりも長く形成された複数のステー３４（気泡分離部材）と、流体配管５０の任意の位置に固定された固定板３３とを備えている。
【００３６】
ガス噴出部材３１は、ガス噴出管３２の面上に略等間隔にそれぞれ３本立設され、固定板３３側に延びた形状である。そして、先端部にガス噴出口３１ａが設けられており、ガス噴出口３１ａから高圧窒素ガスを固定板３３へと噴出させ、気泡を発生させる。なお、本実施形態におけるガス噴出口３１ａの直径は、約０．５〜０．９ｍｍの範囲内に形成している。
各ステー３４は、各ガス噴出部材３１の間域にそれぞれ３本立設されている。各ステー３４は、ガス噴出部材３１よりも長く形成されているため、ガス噴出部材３１から噴出された高圧窒素ガスが固定板３３に衝突し、急激な流れの方向の変化で粉さいされる。これにより、噴出された気泡はガス噴出部材３１から強制的に離れることになり、気泡が成長していくのを抑制させることができる。したがって、測定精度が向上し、より正確な流量が計測可能となる。
【００３７】
（第四実施形態）
（図６）
図６は本発明に係る気泡発生装置の他の形態を示している。図６に示す気泡発生装置４０は、ドップラ式超音波流量計１における超音波トランスデューサ２よりも、主流方向において上流側に位置し、被測定流体内へ均一に微細な気泡を発生させる機能を備えている点は、第一実施形態で示した気泡発生装置１０と全く同様である。
第四実施形態における気泡発生装置４０は、被測定流体を吸引および排出するための二重管として組合せている。すなわち、流体配管５０に取り付けた吸引用配管４１と、吸引用配管４１内に設置され、吸引用配管４１よりも内径の小さい拡散用配管４２とを備えている。
【００３８】
吸引用配管４１が流体配管５０に取り付けられた箇所であり、上流側に面した側面部には、非測定流体を吸引するための吸引口４１ａが設けられている。一方、吸引口４１ａの反対側に吸引した被測定流体を排出する排出口４１ｂが設けられている。つまり、吸引用配管４１は、流体配管５０内の被測定流体を吸引口４１ａから吸引し、排出口４１ｂから排出するよう形成されている。
拡散用配管４２は、吸引用配管４１の内部を貫通しており、吸引用配管４１と同様に一端は吸引口とし、他端は排出口とされている。拡散用配管４２の第二吸引口４２ａは、ガス管４３から送出された高圧窒素ガスと、排出口４１ａから排出された被測定流体とを混合させた混合部４５に隣接させて設けられている。第二排出口４２ｂは、吸引用配管４１の側面から流水配管５０へと連通して設けられている。
【００３９】
すなわち、ガス管４３から送出した高圧窒素ガスと、吸引用配管４１の排出口４１ｂから排出した被測定流体とを混合部４５で混合し、水と高圧窒素ガスの混合流体にする。その混合流体を拡散用配管４２の第二吸引口４２ａから吸引し、第二排出口４２ｂから元の流体配管５０内へと排出する。この際、図６に示す、拡大部４６で混合流体は急激に拡大して微細な気泡が発生することになる。これは吸引用配管４１と拡散用配管４２との管内径が異なることが要因となり発生する現象である。管内径が拡大する範囲において微細気泡が発生し、その微細気泡が発生する領域から流体配管に向かう領域（通常は管内径が一定または緩やかに拡大する領域）において気泡が拡大するという事実を本発明者は確認している。このことから、管内径が拡大する拡大部４６で混合流体が急激に拡大して微細な気泡が発生する。したがって、気泡を均一に分散させることができるため、測定精度が向上し、より正確な流量が計測可能となる。
【００４０】
（第五実施形態）
（図７）
図７は本発明に係る気泡発生装置の他の形態を示している。図７に示す気泡発生装置７０は、ドップラ式超音波流量計１における超音波トランスデューサ２よりも、主流方向において上流側に位置し、被測定流体内へ均一に気泡を発生させる機能を備えている点は、第一実施形態で示した気泡発生装置１０と全く同様である。
第五実施形態における気泡発生装置７０は、回転軸部材１２の駆動源であるエアモータ１１に替えて、電動モータ１９を採用している。電動モータ１９は、回転軸部材１２の駆動源としてのみ機能する。、また、図示は省略するが、上述した第二実施形態におけるエアモータ２１に替えて、電動モータ１９を用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本願発明は、ドップラ式超音波流量計に限られず、一般の超音波流量計に属する流量計においても採用することができる。
また、超音波流量計の製造業のほか、超音波流量計取り付け業、メンテナンス業においても用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明に係る全体構成を示す概略断面図である。
【図２】第一の実施形態における気泡発生装置を示す概略断面図である。
【図３】回転軸部材の形態を示す部分拡大図である。
【図４】第二の実施形態の構成を示す概略断面図である。
【図５】第三の実施形態の構成を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は矢視Ｘ―Ｘの断面図である。
【図６】第四の実施形態の構成を示す概略断面図である。
【図７】第五の実施形態における気泡発生装置を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１  ドップラ式超音波流量計
２  超音波トランスデューサ
１０，２０，３０，４０，７０  気泡発生装置
１１，２１  エアモータ
１１ａ，１３ａ  ガスホース
１２，２２  回転軸部材
１２ａ，１２ｂ，３１ａ  ガス噴射口
１３  ガス促進部材
１４  連結ノズル
１５  多孔質材
１６  気泡分離板
１７  保護管
１９  電動モータ
２３  回転ブレード
２５  多孔質板（気泡送り出し部材）
２６，３１  ガス噴出部材
３２  ガス噴出管
３３  固定板
３４  ステー
４１  吸引用配管
４１ａ，４２ａ  吸引口
４１ｂ，４２ｂ  排出口
４２  拡散用配管
４３  ガス管
４５  混合部
４６  拡大部
５０  流体配管
【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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