(57)【要約】【課題】配管の屈曲部、Ｔ形管、収縮管、拡大管、玉形弁、あるいは仕切弁に近づけて設置することができ、かつ、設置位置の選定自由度を拡げることができる流量測定装置を提供すること。【解決手段】配管２内を通過する流体の流量を測定する流量測定装置１であって、前記配管２内にフローノズル３またはベンチュリが設けられているとともに、前記フローノズル３または前記ベンチュリの下流側に超音波流量計４が配置されている。【選択図】  図１
2007333677.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配管内を通過する流体の流量を測定する流量測定装置であって、
前記配管内にフローノズルまたはベンチュリが設けられているとともに、前記フローノズルまたは前記ベンチュリの下流側に超音波流量計が配置されていることを特徴とする流量測定装置。
【請求項２】
配管内を通過する流体の流量を測定する流量測定装置であって、
前記配管内にフローノズル、ベンチュリ、オリフィス、整流板、または整流装置のうちいずれか一つが設けられているとともに、前記フローノズル、前記ベンチュリ、前記オリフィス、前記整流板、または前記整流装置の下流側で、かつ、前記フローノズル、前記ベンチュリ、前記オリフィス、前記整流板、または前記整流装置によって発生した剥離による特定の乱れ、あるいは前記フローノズル、前記ベンチュリ、前記オリフィス、前記整流板、または前記整流装置によって発生した剥離による特定の乱れが前記配管の内壁面に再付着する際の特定の乱れを測定することができる位置に相関流量計が配置されていることを特徴とする流量測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配管内を通過する流体の流量を測定する流量測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
配管内を通過する流体の流量を測定する流量測定装置としては、例えば、特許文献１，２に開示されたものが知られている。
【特許文献１】特開２００１−２３５３５７号公報
【特許文献２】特開２００４−１０８９４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記特許文献１，２に開示された流量測定装置を用いて、配管の屈曲部（９０°ベンド部）、Ｔ形管、収縮管、拡大管、玉形弁、あるいは仕切弁を出たところ（すなわち、配管の屈曲部、Ｔ形管、収縮管、拡大管、玉形弁、あるいは仕切弁の下流側近傍）における配管内の流体の流量を測定しようとした場合には、これら配管の屈曲部、Ｔ形管、収縮管、拡大管、玉形弁、あるいは仕切弁によって流体の流れが乱されてしまい、流量測定装置の精度が低下してしまう。そのため、これら配管の屈曲部、Ｔ形管、収縮管、拡大管、玉形弁、あるいは仕切弁から十分に離れた位置（例えば、１０Ｄ以上離れた位置（Ｄは配管の直径である）に設置しなければならず、流量測定装置の設置位置が制限されてしまうといった問題点があった。
【０００４】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、配管の屈曲部、Ｔ形管、収縮管、拡大管、玉形弁、あるいは仕切弁に近づけて設置することができ、かつ、設置位置の選定自由度を拡げることができる流量測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
本発明による流量測定装置は、配管内を通過する流体の流量を測定する流量測定装置であって、前記配管内にフローノズルまたはベンチュリが設けられているとともに、前記フローノズルまたは前記ベンチュリの下流側に超音波流量計が配置されている。
このような流量測定装置によれば、超音波流量計の上流側に位置する配管内にフローノズルまたはベンチュリが配置され、フローノズルまたはベンチュリを通過する際に配管内を流れる流体の流れが整流（あるいはある程度整流）されることとなるので、フローノズルまたはベンチュリと超音波流量計との間の距離（すなわち、配管の屈曲部、Ｔ形管、収縮管、拡大管、玉形弁、あるいは仕切弁と超音波流量計との間の距離）を短くする（例えば、１０Ｄよりも短くする（Ｄは配管の直径である）ことができる。
また、フローノズルまたはベンチュリと超音波流量計との間の距離を短くすることができるので、超音波流量計の設置位置を従来よりも幅広く（自由に）選ぶことができて、超音波流量計の設置位置の選定自由度が拡がることとなる。
さらに、超音波流量計では、フローノズルまたはベンチュリで整流（あるいはある程度整流）された流体が測定されることとなるので、超音波流量計の精度を向上させることができて、より正確な流量を求めることができる。
さらにまた、フローノズルまたはベンチュリは、整流板または整流装置に比べて圧損が少ないので、プラント（例えば、発電プラント）の配管内にも問題なく設置することができる。
【０００６】
本発明による流量測定装置は、配管内を通過する流体の流量を測定する流量測定装置であって、前記配管内にフローノズル、ベンチュリ、オリフィス、整流板、または整流装置のうちいずれか一つが設けられているとともに、前記フローノズル、前記ベンチュリ、前記オリフィス、前記整流板、または前記整流装置の下流側で、かつ、前記フローノズル、前記ベンチュリ、前記オリフィス、前記整流板、または前記整流装置によって発生した剥離による特定の乱れ、あるいは前記フローノズル、前記ベンチュリ、前記オリフィス、前記整流板、または前記整流装置によって発生した剥離による特定の乱れが前記配管の内壁面に再付着する際の特定の乱れを測定することができる位置に相関流量計が配置されている。
このような流量測定装置によれば、相関流量計の上流側に位置する配管内にフローノズル、ベンチュリ、オリフィス、整流板、または整流装置のうちいずれか一つが配置され、フローノズル、ベンチュリ、オリフィス、整流板、または整流装置によって発生した剥離による特定の乱れ（乱流）、あるいはフローノズル、ベンチュリ、オリフィス、整流板、または整流装置によって発生した剥離による特定の乱れ（乱流）が配管の内壁面に再付着する際の特定の乱れ（乱流）が相関流量計で正確に測定されることとなるので、フローノズル、ベンチュリ、オリフィス、整流板、または整流装置と相関流量計との間の距離（すなわち、配管の屈曲部、Ｔ形管、収縮管、拡大管、玉形弁、あるいは仕切弁と相関流量計との間の距離）を短くする（例えば、１０Ｄよりも短くする（Ｄは配管の直径である）ことができる。
また、フローノズル、ベンチュリ、オリフィス、整流板、または整流装置と相関流量計との間の距離を短くすることができるので、超音波流量計の設置位置を従来よりも幅広く（自由に）選ぶことができて、超音波流量計の設置位置の選定自由度が拡がることとなる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、配管の屈曲部、Ｔ形管、収縮管、拡大管、玉形弁、あるいは仕切弁に近づけて設置することができ、かつ、設置位置の選定自由度を拡げることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明による流量測定装置の第１実施形態について、図１を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る流量測定装置１の概略全体構成図である。
図１に示すように、流量測定装置１は、配管２の内壁面２ａに取り付けられたフローノズル（「流量測定用オリフィス」ともいう。）３と、相関流量計（超音波流量計）４とを主たる要素として構成されたものである。
【０００９】
フローノズル３は、本実施形態では配管２の屈曲部（または曲がり部）を出たところ（すなわち、屈曲部の下流側近傍）に設けられている。そして、屈曲部を通過する際に乱された流体（例えば、水）の流れは、このフローノズル３を通過する際に整流（あるいはある程度整流）され、下流側に流れていくこととなる。
【００１０】
相関流量計（correlation flowmeter）４は、配管２の内部を流れる流体の流れ方向（図１において白抜き矢印で示す）に一定の距離を隔てて配置された上流側超音波発振子５および下流側超音波発振子６と、これら超音波発振子５，６を同時に駆動し、流体の流れに略垂直な方向に超音波ビームを発射させる発信器７と、上流側超音波発振子５および下流側超音波発振子６から発射された超音波ビームを受波する上流側受信子８および下流側受信子９と、これら受信子８，９で受波した超音波ビームの位相を検波する位相検出回路１０と、この位相検出回路１０で検出した波形を整形する波形整形回路１１と、この波形整形回路１１で整形された波形から相互相関関数を求める相関器１２と、超音波発振子５，６間の距離（すなわち、受信子８，９間の距離）を相互相関関数が最大となる時間で除し、この除数により流速を求めるマイクロプロセッサ（演算機）１３とを備えている。
【００１１】
しかしてこのように構成された相関流量計４は、配管２内を流れる流体の速度ゆらぎ成分を流れ方向の２箇所で検出し、各々の信号の相関のピークに対応する遅延時間から流量を求める方式の流量計である。すなわち、相関流量計４は、超音波発振子５，６から発射された上下流各々の超音波ビームが、配管２内の流れと直交方向の速度ゆらぎ成分によって位相変調を受け、これを受信子８，９で受けて位相検波し、配管２内の流れの速度ゆらぎ成分を復調するものである。配管２内の流れの速度ゆらぎは、流れとともにある一定の距離を保存されて移動するので、上流側と下流側とで復調された速度ゆらぎ成分の相互相関をとるとτだけ遅れた時刻に相関のピークが得られる。これは流体が２つの受信子８，９間の距離Ｌだけ移動するのに要した時間なので、Ｖ＝Ｌ／τから流速を求めることができる。
また、相関流量計４は、圧損がなく、流体の密度、粘度、音速の影響を受けにくいという特長を有している。
【００１２】
本実施形態に係る流量測定装置１によれば、相関流量計４の上流側に位置する配管２内にフローノズル３が配置され、このフローノズル３を通過する際に配管２内を流れる流体の流れが整流（あるいはある程度整流）されることとなるので、フローノズル３と相関流量計４との間の距離（本実施形態では、配管２の屈曲部と相関流量計４との間の距離）を短くする（例えば、１０Ｄよりも短くする（Ｄは配管２の直径である）ことができる。
また、フローノズル３と相関流量計４との間の距離（本実施形態では、配管２の屈曲部と相関流量計４との間の距離）を短くする（例えば、１０Ｄよりも短くする（Ｄは配管２の直径である）ことができるので、相関流量計４の設置位置を従来よりも幅広く（自由に）選ぶことができて、相関流量計４の設置位置の選定自由度が拡がることとなる。
さらに、相関流量計４では、フローノズル３で整流（あるいはある程度整流）された流体が測定されることとなるので、相関流量計４の精度を向上させることができて、より正確な流量を求めることができる。
さらにまた、フローノズルまたはベンチュリは、整流板または整流装置に比べて圧損が少ないので、プラント（例えば、発電プラント）の配管内にも問題なく設置することができる。
【００１３】
本発明による流量測定装置の第２実施形態について、図２を参照しながら説明する。
本実施形態に係る流量測定装置２０は、フローノズル３の代わりにベンチュリ２１が設けられているという点で前述した第１実施形態のものと異なる。その他の構成要素については前述した第１実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
【００１４】
ベンチュリ２１は、本実施形態では配管２の屈曲部（または曲がり部）を出たところ（すなわち、屈曲部の下流側近傍）に設けられている。そして、屈曲部を通過する際に乱された流体（例えば、水）の流れは、このベンチュリ２１を通過する際に整流（あるいはある程度整流）され、下流側に流れていくこととなる。
【００１５】
本実施形態に係る流量測定装置２０によれば、ベンチュリ２１により配管２内を流れる流体の流れが前述した第１実施形態のものよりも整流（あるいはある程度整流）されることとなるので、相関流量計４の精度をさらに向上させることができて、第１実施形態のものよりも正確な流量を求めることができる。
その他の作用効果については、前述した第１実施形態と同じであるので、ここではその説明を省略する。
【００１６】
なお、上述した第１実施形態および第２実施形態においては、フローノズル３またはベンチュリ２１により配管２内を流れる流体の流れが整流（あるいはある程度整流）されることとなるので、相関流量計４の代わりにドップラ式の超音波流量計を用いることもできる。
【００１７】
本発明による流量測定装置の第３実施形態について、図３を参照しながら説明する。
本実施形態に係る流量測定装置３０は、フローノズル３の代わりにオリフィス３１が設けられているとともに、超音波発振子５，６および受信子８，９が配管２の上流側に設けられているという点で前述した実施形態のものと異なる。その他の構成要素については前述した実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
【００１８】
超音波発振子５，６および受信子８，９は、オリフィス３１によって発生した剥離による特定の乱れを測定することができる位置、すなわち、オリフィス３１を出たところ（言い換えれば、オリフィス３１の下流側近傍）に設けられている。
【００１９】
本実施形態に係る流量測定装置３０によれば、相関流量計４の上流側に位置する配管２内にオリフィス３１が配置され、このオリフィス３１によって発生した剥離による特定の乱れ（乱流）が相関流量計４で正確に測定されることとなるので、オリフィス３１と相関流量計４との間の距離（本実施形態では、配管２の屈曲部と相関流量計４との間の距離）を上述した第１実施形態および第２実施形態のものよりも短くすることができる。
また、フローノズル３と相関流量計４との間の距離（本実施形態では、配管２の屈曲部と相関流量計４との間の距離）を上述した第１実施形態および第２実施形態のものよりも短くすることができるので、相関流量計４の設置位置を上述した第１実施形態および第２実施形態のものよりも幅広く（自由に）選ぶことができて、相関流量計４の設置位置の選定自由度が拡がることとなる。
【００２０】
本発明による流量測定装置の第４実施形態について、図４を参照しながら説明する。
本実施形態に係る流量測定装置４０は、超音波発振子５，６および受信子８，９が配管２の上流側に設けられているという点で前述した第１実施形態のものと異なる。その他の構成要素については前述した第１実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
【００２１】
超音波発振子５，６および受信子８，９は、フローノズル３によって発生した剥離による特定の乱れ（乱流）が配管２の内壁面２ａに再付着する際の特定の乱れ（乱流）を測定することができる位置に設けられている。
【００２２】
本実施形態に係る流量測定装置４０によれば、相関流量計４の上流側に位置する配管２内にフローノズル３が配置され、このフローノズル３によって発生した剥離による特定の乱れ（乱流）が配管２の内壁面２ａに再付着する際の特定の乱れ（乱流）を相関流量計４で正確に測定することができるので、フローノズル３と相関流量計４との間の距離（本実施形態では、配管２の屈曲部と相関流量計４との間の距離）を上述した第１実施形態のものよりも短くすることができる。
また、フローノズル３と相関流量計４との間の距離（本実施形態では、配管２の屈曲部と相関流量計４との間の距離）を上述した第１実施形態のものよりも短くすることができるので、相関流量計４の設置位置を上述した第１実施形態のものよりも幅広く（自由に）選ぶことができて、相関流量計４の設置位置の選定自由度が拡がることとなる。
【００２３】
本発明による流量測定装置の第５実施形態について、図５を参照しながら説明する。
本実施形態に係る流量測定装置５０は、超音波発振子５，６および受信子８，９が配管２のさらに上流側に設けられているという点で前述した第４実施形態のものと異なる。その他の構成要素については前述した第４実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
【００２４】
超音波発振子５，６および受信子８，９は、フローノズル３によって発生した剥離による特定の乱れ（乱流）を測定することができる位置に設けられている。
【００２５】
本実施形態に係る流量測定装置５０によれば、相関流量計４の上流側に位置する配管２内にフローノズル３が配置され、このフローノズル３によって発生した剥離による特定の乱れ（乱流）が相関流量計４で直接測定されることとなるので、上述した第４実施形態のものよりも流量をより正確に測定することができるとともに、フローノズル３と相関流量計４との間の距離（本実施形態では、配管２の屈曲部と相関流量計４との間の距離）を上述した第４実施形態のものよりも短くすることができる。
また、フローノズル３と相関流量計４との間の距離（本実施形態では、配管２の屈曲部と相関流量計４との間の距離）を上述した第４実施形態のものよりも短くすることができるので、相関流量計４の設置位置を上述した第４実施形態のものよりも幅広く（自由に）選ぶことができて、相関流量計４の設置位置の選定自由度が拡がることとなる。
【００２６】
本発明による流量測定装置の第６実施形態について、図６を参照しながら説明する。
本実施形態に係る流量測定装置６０は、オリフィス３１の代わりに、平面視ハニカム状の孔を複数備えたハニカム多孔板（整流板）６１が設けられているという点で前述した第３実施形態のものと異なる。その他の構成要素については前述した第３実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
【００２７】
本実施形態に係る流量測定装置６０によれば、相関流量計４の上流側に位置する配管２内にハニカム多孔板６１が配置され、このハニカム多孔板６１によって発生した剥離による特定の乱れ（乱流）が相関流量計４で正確に測定されることとなるので、ハニカム多孔板６１と相関流量計４との間の距離（本実施形態では、配管２の屈曲部と相関流量計４との間の距離）を上述した第１実施形態および第２実施形態のものよりも短くすることができる。
また、ハニカム多孔板６１と相関流量計４との間の距離（本実施形態では、配管２の屈曲部と相関流量計４との間の距離）を上述した第１実施形態および第２実施形態のものよりも短くすることができるので、相関流量計４の設置位置を上述した第１実施形態および第２実施形態のものよりも幅広く（自由に）選ぶことができて、相関流量計４の設置位置の選定自由度が拡がることとなる。
【００２８】
本発明による流量測定装置の第７実施形態について、図７を参照しながら説明する。
本実施形態に係る流量測定装置７０は、オリフィス３１の代わりに、明石式整流装置（整流装置）７１が設けられているという点で前述した第３実施形態のものと異なる。その他の構成要素については前述した第３実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
【００２９】
本実施形態に係る流量測定装置７０によれば、相関流量計４の上流側に位置する配管２内に明石式整流装置７１が配置され、この明石式整流装置７１によって発生した剥離による特定の乱れ（乱流）が相関流量計４で正確に測定されることとなるので、明石式整流装置７１と相関流量計４との間の距離（本実施形態では、配管２の屈曲部と相関流量計４との間の距離）を上述した第１実施形態および第２実施形態のものよりも短くすることができる。
また、明石式整流装置７１と相関流量計４との間の距離（本実施形態では、配管２の屈曲部と相関流量計４との間の距離）を上述した第１実施形態および第２実施形態のものよりも短くすることができるので、相関流量計４の設置位置を上述した第１実施形態および第２実施形態のものよりも幅広く（自由に）選ぶことができて、相関流量計４の設置位置の選定自由度が拡がることとなる。
【００３０】
なお、本発明は上述した実施形態のものに限定されるものではなく、第４実施形態および第５実施形態のフローノズル３をベンチュリ２１とすることもできる。
【００３１】
また、上述した実施形態ではフローノズル３、ベンチュリ２１、オリフィス３１、ハニカム多孔板６１、または明石式整流装置７１が、配管２の屈曲部（または曲がり部）を出たところ（すなわち、屈曲部の下流側近傍）に設けられている。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、これらフローノズル３、ベンチュリ２１、オリフィス３１、ハニカム多孔板６１、または明石式整流装置７１が、Ｔ形管、収縮管、拡大管、玉形弁、あるいは仕切弁を出たところ（すなわち、Ｔ形管、収縮管、拡大管、玉形弁、あるいは仕切弁の下流側近傍）に設けられていたとしても、上述した実施形態と同じ作用効果を得ることができる。
【００３２】
さらに、第３実施形態ないし第７実施形態において、オリフィス３１、フローノズル３、ハニカム多孔板６１、明石式整流装置７１、またはベンチュリ２１によって発生した剥離による特定の乱れ（乱流）、あるいはオリフィス３１、フローノズル３、ハニカム多孔板６１、明石式整流装置７１、またはベンチュリ２１によって発生した剥離による特定の乱れ（乱流）が配管２の内壁面２ａに再付着する際の特定の乱れ（乱流）と、超音波発振子５，６および受信子８，９との関係を予めマップとして得ておき、このマップを流量を求める際に活用すると、流量計の精度を上げることができてさらに好適である。  
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明による流量測定装置の第１実施形態の概略全体構成図である。
【図２】本発明による流量測定装置の第２実施形態の要部概略構成図である。
【図３】本発明による流量測定装置の第３実施形態の要部概略構成図である。
【図４】本発明による流量測定装置の第４実施形態の要部概略構成図である。
【図５】本発明による流量測定装置の第５実施形態の要部概略構成図である。
【図６】本発明による流量測定装置の第６実施形態の要部概略構成図である。
【図７】本発明による流量測定装置の第７実施形態の要部概略構成図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  流量測定装置
２  配管
３  フローノズル
４  相関流量計（超音波流量計）
２０  流量測定装置
２１  ベンチュリ
３０  流量測定装置
３１  オリフィス
４０  流量測定装置
５０  流量測定装置
６０  流量測定装置
６１  ハニカム多孔板（整流板）
７０  流量測定装置
７１  明石式整流装置（整流装置）
【図１】
2007333677.tif 000003
【図２】
2007333677.tif 000004
【図３】
2007333677.tif 000005
【図４】
2007333677.tif 000006
【図５】
2007333677.tif 000007
【図６】
2007333677.tif 000008
【図７】
2007333677.tif 000009