(57)【要約】【課題】外力を受ける測定用管体の振動を抑制して正確に流体の流量を測定することができる超音波流量計を提供すること。【解決手段】樹脂によって形成され流体が流される測定用管体２と、測定用管体２に、その長手方向へ間隔をあけて設けられた測定部３とを有し、これら測定部３，３間での両方向の超音波の伝搬時間の差から液体の流速を求めて流量を測定する超音波流量計１であって、一対に設けられた固定部１４が、測定用管体２を測定部３の長手方向の外側及び内側で保持していることを特徴とする。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
合成樹脂によって形成され内部に流体が流される測定用管体と、該測定用管体に、その長手方向へ間隔をあけて設けられた測定部とを有し、これら測定部間での両方向の超音波の伝搬時間の差から液体の流速を求めて流量を測定する超音波流量計であって、
前記測定用管体を前記測定部の長手方向の外側及び内側で保持する一対の固定部が設けられていることを特徴とする超音波流量計。
【請求項２】
合成樹脂によって形成され内部に流体が流される測定用管体と、該測定用管体に、その長手方向へ間隔をあけて設けられた測定部とを有し、これら測定部間での両方向の超音波の伝搬時間の差から液体の流速を求めて流量を測定する超音波流量計であって、
前記測定用管体は、その外周に切欠部を有していることを特徴とする超音波流量計。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波を用いて管路内を流れる流体の流量を測定する超音波流量計に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
管路内を流れる流体の流量を測定する流量計として、超音波を用いた超音波流量計が知られている。
この超音波流量計は、流体が流れる測定用管体に、長手方向へ間隔をあけて振動子を有する測定部を設け、一方側の振動子から超音波を発振させて他方側の振動子にて受振させ、また、他方側の振動子から超音波を発振させて一方側の振動子にて受振させ、これらの超音波の伝搬時間の差から、測定用管体内の流体の流速を求め、この流速から流量を測定するようになっている。
【０００３】
従来の超音波流量計としては、例えば、リング状振動子がそれぞれその中心軸が流管の中心軸に一致するように適宜の間隔をおいて流管に取り付けられており、それぞれの中空部分が流管の内径とほぼ同じ大きさであり、かつそれぞれの環状部分が流管の肉厚以上の幅を有しており、また、このリング状振動子に所定周波数の電気信号が加えられると、半径方向に振動し、流管の中心軸を対称軸として流管全体にわたり中心軸方向に超音波信号を送出し、また超音波信号が中空部分を通ると振動し、超音波信号に対応する電気信号を出力するものがある（特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭６１−１３２８２３号公報（第２頁、第１図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の超音波流量計において、測定部の両端を固定された測定用管体がノイズ等意図しない何らかの外力を受けることによって振動する場合、流体の流量を測定するために振動子から発振される振動と、その外力を受けることによる測定用管体の振動とが混在し、それらの振動が重ね合わされた状態の振動を振動子からの振動として超音波信号が入力されるため、その振動子によって正確に流体の流量を測定することができなくなってしまうという問題があった。このことは、特に測定用管体が樹脂で形成されている場合、測定用管体が剛体でないために顕著な問題となっていた。
【０００６】
この発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、外力を受ける測定用管体の振動を抑制して正確に流体の流量を測定することができる超音波流量計を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の超音波流量計において、合成樹脂によって形成され内部に流体が流される測定用管体と、該測定用管体に、その長手方向へ間隔をあけて設けられた測定部とを有し、これら測定部間での両方向の超音波の伝搬時間の差から液体の流速を求めて流量を測定する超音波流量計であって、前記測定用管体を前記測定部の長手方向の外側及び内側で保持する一対の固定部が設けられていることを特徴としている。
【０００８】
本発明によれば、測定用管体を測定部の長手方向の外側及び内側で保持する一対の固定部が設けられたことにより、流体の流量を測定するために測定部から発振される振動と、外力を受けることによる測定用管体の振動のノイズとが混在してそれらの振動が重ね合わされることが回避され、超音波流量計による液体の流量の測定を正確に行うこととなる。このことは、特に測定用管体が樹脂で形成されている場合、すなわち測定用管体が剛体でない場合においても、それらの振動が重ね合わされることが回避されることとなる。
【０００９】
請求項２記載の超音波流量計において、合成樹脂によって形成され内部に流体が流される測定用管体と、該測定用管体に、その長手方向へ間隔をあけて設けられた測定部とを有し、これら測定部間での両方向の超音波の伝搬時間の差から液体の流速を求めて流量を測定する超音波流量計であって、前記測定用管体は、その外周に切欠部を有していることを特徴としている。
【００１０】
本発明によれば、測定用管体が、その外周に切欠部を有していることにより、外部から測定用管体に伝達される振動のノイズが低減されることとなる。特に、測定用管体が肉厚である場合、その外周に切欠部を容易に設けることができるため、外部から測定用管体に伝達される振動のノイズが低減されやすくなる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る超音波流量計の実施形態について、図面を参照して説明する。
図１及び図２において、符号１は、超音波流量計である。この超音波流量計１は、例えば、塩化ビニールやフッ素樹脂等の耐薬品性に優れた合成樹脂から形成されて、内部に流体が流される測定用管体２と、この測定用管体２に、その長手方向へ間隔をあけて設けられた一対の測定部３とを有している。
【００１２】
測定部３は、測定用管体２の外周に振動子５を密着させた構造とされている。
なお、図中符号７は、振動子５のリード線である。
また、測定用管体２の外周には、測定部３と後述する固定部１４との間および固定部１４の孔部２１内に接する位置にそれぞれ切欠部８，９が設けられている。
【００１３】
そして、上記のように構成された超音波流量計１は、ケーシング１１内に収納されている。
このケーシング１１内には、一対の測定部３に対応して一対の固定部１４が設けられており、これら固定部１４が測定用管体２を測定部３の長手方向の外側及び内側で保持している。
すなわち、固定部１４は、図３に示すように、第１固定部材１４ａと第２固定部材１４ｂとからなっており、この固定部１４には、その中央部に孔部２１が形成され、測定用管体２における測定部３の長手方向の外側が保持されるようになっているとともに、その先端部に孔部２２が形成され、測定用管体２における測定部３の長手方向の内側が保持されるようになっている。
【００１４】
ここで、固定部１４に形成された孔部２１は、その内径が測定用管体２の外径よりも僅かに小さく設定されている。さらに、図４及び図５に示すように、固定部１４の孔部２１には、周方向に沿うＶ字状の複数の係合溝３１ａが、軸方向に間隔をあけて形成されている。
また、固定部１４の孔部２２には、図３に示すように、周方向に沿うＶ字状の複数の係合溝３１ｂが形成されている。この場合、係合溝３１ｂの内径も測定用管体２の外径より僅かに小さく設定されている。
【００１５】
また、固定部１４には、その内部にねじ孔２３が形成されており、このねじ２３へねじ２４を挿入することにより、第１固定部材１４ａと第２固定部材１４ｂとがねじ止め固定されて固定部１４を形成するようになっている。
【００１６】
さらに、固定部１４には、測定用管体２を測定部３の長手方向の外側で保持する孔部２１と測定用管体２を測定部３の長手方向の内側で保持する孔部２２との間に空隙部２５が設けられている。
【００１７】
この超音波流量計１を用いて測定用管体２内に流れる液体の流量を測定する場合、一方側の振動子５から超音波を発振させて他方側の振動子５にて受振させ、また、他方側の振動子５から超音波を発振させて一方側の振動子５にて受振させ、これらの超音波の伝搬時間の差から、測定用管体２内の流体の流速を求め、この流速から流量を測定する。
【００１８】
この場合、一対の測定部３ごとに設けられた固定部１４が、各固定部１４の中央部に設けられた孔部２１によって測定用管体２を測定部３の長手方向の外側で保持しており、また、各固定部１４の先端部に設けられた孔部２２によって測定用管体２を測定部３の長手方向の内側で保持していることにより、測定部３の両側が強固に固定されるため、例えば流体の流動等の外力に起因する振動のノイズが確実に低減される。特に、測定用管体２が合成樹脂の場合、測定用管体２自体の剛性が低く、外力による振動の影響を受けやすいものとなるが、このような固定部１４を用いることで、振動のノイズを容易に低減することができる。
【００１９】
したがって、測定用管体２が孔部２１，２２によって保持されることで測定部３の両側が強固に固定されているため、測定用管体２の孔部２１，２２間に設けられた測定部３の振動子５から振動が発振されたとき、振動子５から発振された振動のみによって測定用管体２が振動することとなる。
この結果、流体の流量を測定するために測定部３から発振される振動と、外力を受けることによる測定用管体２の振動のノイズとが混在してそれらの振動が重ね合わされることが回避され、超音波流量計１による液体の流量の測定を正確に行うこととなる。
さらに、この固定部１４は、孔部２１及び孔部２２を有して一体で製作されていることによって、測定部３の両端が強固に固定されており、測定用管体２の振動に対する安定性が確保されやすくなっているため、振動子５から発振された振動が十分に伝達されることとなる。
【００２０】
また、測定用管体２が、その外周に切欠部８，９を有していることにより、外部から測定用管体２に伝達される振動のノイズが低減されることとなる。特に、測定用管体２が肉厚である場合、その外周に切欠部８，９を容易に設けることができるため、外部から測定用管体２に伝達される振動のノイズが低減されやすくなる。
【００２１】
ここで、測定用管体２が切欠部を有する場合の測定用管体２の振動と、測定用管体２が切欠部を有しない場合の測定用管体２の振動とを比較する試験を行った。図６は、測定用管体２が切欠部を有しない場合の測定用管体２の振動を示す図である。また、図７は、測定用管体２が切欠部を有する場合の測定用管体２の振動を示す図である。
【００２２】
図６において、測定用管体２が切欠部を有しない場合には、外部から測定用管体２に振動のノイズが伝達されることによって、測定用管体２が大きな振幅で振動するという結果が得られる。一方、図７において、測定用管体２が切欠部を有する場合には、外部から測定用管体２に伝達される振動のノイズが切欠部によって低減されることによって、測定用管体２が微小な振幅で振動するという結果が得られる。
【００２３】
また、この固定部１４によって超音波流量計１の測定用管体２を固定した際に、図８に示すように、固定部１４の孔部２１の係合溝３１ａに測定用管体２の外周部が食い込むことにより、測定用管体２が確実に保持され、この測定用管体２の軸方向及び左右上下方向への変位が確実に防止される。これによって、外部から測定用管体２に伝達される振動のノイズが低減されやすくなる。
【００２４】
また、固定部１４には、孔部２１と孔部２２との間に空隙部２５が設けられていることにより、固定部１４の重量が軽減され、さらには超音波流量計１の重量が低減されることとなる。また、空隙部２５が設けられていることにより、測定用管体２の表面が外気に接して測定用管体２の温度が環境温度に近づくため、測定用管体２内を流れる流体の温度が環境温度に近づくとともに、測定用管体２の表面に設けられた振動子５が外気に接して環境温度に近づくこととなる。また、空隙部２５が設けられていることにより、固定部１４の熱容量が少なくなるため、固定部１４から測定用管体２あるいは振動子５に伝達される熱による温度上昇が少ない。
【００２５】
上記の構成によれば、一対に設けられた固定部１４が、測定用管体２を測定部３の長手方向の外側及び内側で保持していることにより、流体の流量を測定するために測定部３から発振される振動と、外力を受けることによる測定用管体２の振動のノイズとが混在してそれらの振動が重ね合わされることが回避され、超音波流量計１による液体の流量の測定を正確に行うこととなるので、外力を受ける測定用管体２の振動のノイズを低減して正確に流体の流量を測定することができる。
【００２６】
また、測定用管体２が、その外周に切欠部８，９を有していることにより、外部から測定用管体２に伝達される振動のノイズが低減され、特に、測定用管体２が肉厚である場合、その外周に切欠部８，９を容易に設けられることにより、外部から測定用管体２に伝達される振動のノイズが低減されやすくなるので、外力を受ける測定用管体２の振動のノイズを低減して正確に流体の流量を測定することができる。
【００２７】
また、この固定部１４によって超音波流量計１の測定用管体２を固定した際に、固定部１４の孔部２１の係合溝３１ａに測定用管体２の外周部が食い込むことにより、測定用管体２が確実に保持されることによって、外部から測定用管体２に伝達される振動のノイズが低減されやすくなるので、外力を受ける測定用管体２の振動のノイズを低減して正確に流体の流量を測定することができる。
【００２８】
また、固定部１４には、互いに突き合わされた際に形成される孔部２１と孔部２２との間に空隙部２５が設けられていることにより、固定部１４の重量が軽減され、さらには超音波流量計１の重量が低減されることとなる。また、空隙部２５が設けられていることにより、測定用管体２の表面が外気に接して測定用管体２の温度が環境温度に近づくため、測定用管体２内を流れる流体の温度が環境温度に近づくとともに、測定用管体２の表面に設けられた振動子５が外気に接して環境温度に近づくこととなるので、温度差による測定誤差を最小限に抑制することができる。
【００２９】
なお、測定用管体２の外周に設けられている切欠部８，９は、測定部３と固定部１４との間および固定部１４の孔部２１内に接する位置に限らず、外部からの振動のノイズを低減できる効果を有する位置であれば、どの位置に設けられてもよい。
【００３０】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明の超音波流量計によれば、下記の効果を得ることができる。
請求項１記載の超音波流量計によれば、一対に設けられた固定部が、測定用管体を測定部の長手方向の外側及び内側で保持していることにより、流体の流量を測定するために測定部から発振される振動と、外力を受けることによる測定用管体の振動のノイズとが混在してそれらの振動が重ね合わされることが回避され、超音波流量計による液体の流量の測定を正確に行うこととなるので、外力を受ける測定用管体の振動のノイズを低減して正確に流体の流量を測定することができる。
【００３１】
請求項２記載の超音波流量計によれば、測定用管体が、その外周に切欠部を有していることにより、外部から測定用管体に伝達される振動のノイズが低減され、特に、測定用管体が肉厚である場合、その外周に切欠部を容易に設けることができるため、外部から測定用管体に伝達される振動のノイズが低減されやすくなるので、外力を受ける測定用管体の振動のノイズを低減して正確に流体の流量を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態における超音波流量計の構成及び構造を説明する超音波流量計の斜視図である。
【図２】本発明の実施形態における超音波流量計の構成及び構造を説明する超音波流量計の断面図である。
【図３】本発明の実施形態における超音波流量計を固定する固定部の構成及び構造を説明する固定部の断面図である。
【図４】本発明の実施形態における超音波流量計を固定する固定部の構造を説明する固定部の平面図である。
【図５】本発明の実施形態における超音波流量計を固定する固定部の構造を説明する測定用管体の固定部分の一部の断面図である。
【図６】本発明の実施形態における超音波流量計の切欠部を有しない測定用管体の振動を示す図である。
【図７】本発明の実施形態における超音波流量計の切欠部を有する測定用管体の振動を示す図である。
【図８】本発明の実施形態における超音波流量計を固定する固定部の構造を説明する測定用管体の固定部分の一部の断面拡大図である。
【符号の説明】
１  超音波流量計
２  測定用管体
３  測定部
５  振動子
８，９  切欠部
１１  ケーシング
１４  固定部
１４ａ  固定部材
１４ｂ  固定部材
２１  保持凹部
２２  孔部
【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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