(57)【要約】【課題】平均流速の計測精度を向上できる超音波式流体計測装置の多層流路部材および超音波式流体計測装置を提供する。【解決手段】超音波式流体計測装置１０の角筒状の計測流路１４ａに配置される多層流路部材３０を、流れ方向に沿ったフレーム３１に取り付けた仕切板３２によって複数の扁平流路１４ｅに区画する際に、計測流路１４ａの内面１５ｆ、１７ａに仕切板３２が対面するように設けた。このため、仕切板３２が露出して計測流路１４ａの内面１５ｆ、１７ａに対面するので、露出した仕切板３２と計測流路１４ａの内面１５ｆ、１７ａとの間が最上段あるいは最下段の扁平流路１４ｅとなる。従って、従来のように、多層流路部材３０を構成するフレーム３１と計測流路１４ａの内面１５ｆ、１７ａとの間に流体が流れ込んで、計測精度を低下させるという問題が生じず、これにより計測精度を向上できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波式流体計測装置に形成された角筒状の計測流路に配置され、前記計測流路を複数の扁平流路に区画する仕切板と、
前記仕切板における流体の流れ方向に沿った縁部を支持するフレームとを有する超音波式流体計測装置の多層流路部材であって、
前記計測流路の内面に前記仕切板が対面することを特徴とする超音波式流体計測装置の多層流路部材。
【請求項２】
前記計測流路における対向する一対の内面に前記仕切板が対面することを特徴とする請求項１に記載の超音波式流体計測装置の多層流路部材。
【請求項３】
前記フレームにおける前記流れ方向に沿った端部に設けられた延長部を有し、
前記延長部の内側面が前記フレームの内側面に対して交差していることを特徴とする請求項１に記載の超音波式流体計測装置の多層流路部材。
【請求項４】
前記フレームの貫通孔に設けられて超音波を透過させるフィルタ部材に撥水性処理が施されていることを特徴とする請求項１に記載の超音波式流体計測装置の多層流路部材。
【請求項５】
断面矩形の角筒状に形成された計測流路と、
前記計測流路に第１送受波器および第２送受波器が設けられた超音波計測部と、
前記第１送受波器および前記第２送受波器を結ぶ超音波伝搬路に対して略平行となるように前記計測流路に収容された仕切板と、前記仕切板における流体の流れ方向に沿った縁部を支持するフレームとを有する多層流路部材とを備え、
前記多層流路部材により前記計測流路内に複数の扁平流路が形成された超音波式流体計測装置であって、
前記計測流路の内面に連続するとともに、前記フレームの内側面に連続する傾斜面が設けられていることを特徴とする超音波式流体計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多層流路部材により計測流路内に複数の扁平流路が形成された超音波式流体計測装置の多層流路部材および超音波式流体計測装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
超音波式流体計測装置は、計測用流路に流体を流し、計測用流路内に超音波を伝搬させて、超音波の伝搬時間を計測し、計測した情報に基づいて流体の流速を求めるものである。
この計測用流路は、断面長方形の角筒形状で対向する短辺側面にそれぞれ一対の送受波部が設けられている。
【０００３】
これら一対の送受波部は、計測用流路の流れ方向に対して所定の角度で交差する線に沿って超音波を送受するように配置されている。
そして、近年では、計測精度を向上させるために、計測用流路に複数の隔壁を並行に配置することにより、計測用流路を多層流路とした超音波式流体計測装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】国際公開第０４／０７４７８３号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、計測用流路を多層流路とする際に、多層流路を形成するための仕切板の両縁をフレームにより支持した場合、フレームと計測流路の内面との間に流体が流れ込むため計測精度を低下させるという問題があった。
【０００５】
本発明は、従来の問題を解決するためになされたもので、平均流速の計測精度を向上できる超音波式流体計測装置の多層流路部材および超音波式流体計測装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の超音波式流体計測装置の多層流路部材は、超音波式流体計測装置に形成された角筒状の計測流路に配置され、前記計測流路を複数の扁平流路に区画する仕切板と、前記仕切板における流体の流れ方向に沿った縁部を支持するフレームとを有する超音波式流体計測装置の多層流路部材であって、前記計測流路の内面に前記仕切板が対面する構成を有している。
【０００７】
この構成により、超音波式流体計測装置の角筒状の計測流路に配置される多層流路部材を、流れ方向に沿ったフレームに取り付けた仕切板によって複数の扁平流路に区画する際に、計測流路の内面に仕切板が対面するように設けた。このため、仕切板が露出して計測流路の内面に対面するので、露出した仕切板と計測流路の内面との間が最上段あるいは最下段の扁平流路となる。従って、従来のように、多層流路部材を構成するフレームと計測流路の内面との間に流体が流れ込んで、計測精度を低下させるという問題が生じず、これにより平均流速の計測精度を向上できる。
【０００８】
また、本発明の超音波式流体計測装置の多層流路部材は、前記計測流路における対向する一対の内面に前記仕切板が対面する構成を有している。
【０００９】
この構成により、計測流路の一対の内面の両方に仕切板が対面するため、計測精度を更に向上させることができる。
【００１０】
さらに、本発明の超音波式流体計測装置の多層流路部材は、前記フレームにおける前記流れ方向に沿った端部に設けられた延長部を有し、前記延長部の内側面が前記フレームの内側面に対して交差している構成を有している。
【００１１】
この構成により、傾斜面を有する延長部がフレームに設けられているため、多層流路内に流体を円滑に案内できるとともに、多層流路外に流体を円滑に送出することができる。このため、流体の計測にあたっての流体の流れが一様となり、平均流速の計測精度を向上させることができる。
【００１２】
さらに、本発明の超音波式流体計測装置の多層流路部材は、前記フレームの貫通孔に設けられて超音波を透過させるフィルタ部材に撥水性処理が施されている構成を有している。
【００１３】
この構成により、フィルタ部材に撥水性処理が施されているのでフィルタ部材に当たった流体ははじかれ、流体による目詰まりが生じにくいので、計測精度を向上させることができる。
【００１４】
さらに、本発明の超音波式流体計測装置は、断面矩形の角筒状に形成された計測流路と、前記計測流路に第１送受波器および第２送受波器が設けられた超音波計測部と、前記第１送受波器および前記第２送受波器を結ぶ超音波伝搬路に対して略平行となるように前記計測流路に収容された仕切板と、前記仕切板における流体の流れ方向に沿った縁部を支持するフレームとを有する多層流路部材とを備え、前記多層流路部材により前記計測流路内に複数の扁平流路が形成された超音波式流体計測装置であって、前記計測流路の内面に連続するとともに、前記フレームの内側面に連続する傾斜面が設けられている構成を有している。
【００１５】
この構成により、第１送受波器および第２送受波器を有する超音波計測部が設けられた角筒状の計測流路に、流れ方向に沿ったフレームに取り付けた仕切板によって複数の扁平流路に区画する多層流路部材を設ける際に、計測流路およびフレームの内側面に連続する傾斜面を設けた。このため、多層流路内に流体を円滑に案内できるとともに、多層流路外に流体を円滑に送出できるので、流体の計測にあたっての流体の流れが一様となり、平均流速の計測精度を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、超音波式流体計測装置の角筒状の計測流路に配置される多層流路部材を、流れ方向に沿ったフレームに取り付けた仕切板によって複数の扁平流路に区画する際に、計測流路の内面に仕切板が対面するように設けた。このため、仕切板が露出して計測流路の内面に対面するので、露出した仕切板と計測流路の内面との間が最上段あるいは最下段の扁平流路となる。従って、従来のように、多層流路部材を構成するフレームと計測流路の内面との間に流体が流れ込んで、計測精度を低下させるという問題が生じず、これにより計測精度を向上できるという効果を有する超音波式流体計測装置の多層流路部材および超音波式流体計測装置を提供することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態の超音波式流体計測装置の多層流路部材および超音波式流体計測装置について、図面を用いて説明する。
図１は本発明の第１の実施の形態に係る超音波式流体計測装置および多層流路部材の斜視図、図２は水平流路の断面図、図３は多層流路部材の斜視図、図４は図２中IV−IV位置の断面図である。
【００１８】
図１に示すように、第１実施形態に係る超音波式流体計測装置１０は、左右の鉛直流路１２，１３と、この左右の鉛直流路１２、１３の上端部同士を連結する水平流路１４とで略逆Ｕ字状に形成された流体路１１を有している。水平流路１４は流体を計測するための計測流路１４ａを有しており、この計測流路１４ａにおける一対の対向する内面１５ａ，１５ｂにはそれぞれ第１送受波器（ここでは送波器）２１および第２送受波器（ここでは受波器）２２を有する超音波計測部２０が設けられている。さらに、計測流路１４ａには、流体を複数の扁平流路に区画する多層流路部材３０と、多層流路部材３０を計測流路１４ａに収容して密閉する蓋１７を有している。従って、蓋１７を水平流路１４に被せると、計測流路１４ａは断面矩形の角筒状に形成されることになる。
【００１９】
なお、第１送受波器２１と第２送受波器２２を結ぶ計測方向の超音波伝搬路２３は、流体の流れる方向に対して斜めに交差するように設けられている。このように、第１，第２送受波器２１，２２のような流れに対して角度を有し対向して配置している配置パターンは、Ｚパス（Ｚ−ｐａｔｈ）またはＺ法と呼ばれており、本実施の形態では、このＺパス配置について例示する。
【００２０】
図１および図２に示すように、水平流路１４の側壁１６ａ、１６ｂには、外側へ突出する三角形状の送受波器取付部１８、１８がそれぞれ設けられている。両送受波器取付部１８、１８および側壁１６ａ、１６ｂには、両送受波器取付部１８、１８を結ぶ方向に貫通する例えば円形の貫通穴１８ａが設けられており、超音波伝播路２３が形成されている。なお、一方の送受波器取付部１８には第１送受波器２１が取り付けられ、他方の送受波器取付部１８には第２送受波器２２が取り付けられている。
【００２１】
水平流路１４の計測流路１４ａ内部には多層流路部材取付部１４ｂが設けられており、多層流路部材３０を上方からはめ込むための段差１４ｃが設けられている。各段差１４ｃには、多層流路部材３０のフレーム３１内側面３１ａと水平流路１４の内面１５ａ、１５ｂに滑らかに連続させるための傾斜面１４ｄが各々設けられている。
【００２２】
このように、第１送受波器２１および第２送受波器２２を有する超音波計測部２０が設けられた角筒状の計測流路１４ａに多層流路部材３０を設ける際に、計測流路１４ａおよびフレーム３１の内側面３１ａに連続する傾斜面１４ｄを設けたので、多層流路部材３０内部に流体を円滑に案内できるとともに、多層流路部材３０から外に流体を円滑に送出できる。これにより、流体の計測にあたっての流体の流れが一様となり、平均流速の計測精度を向上させることができる。
【００２３】
図３に示すように、多層流路部材３０は、計測流路１４ａを複数の扁平流路１４ｅに区画するための仕切板３２と、仕切板３２における流体の流れ方向に沿った縁部を支持するフレーム３１とを有している。すなわち、図４に示すように、フレーム３１は水平流路１４の左右の内面１５ａ、１５ｂ沿って配置され、両フレーム３１、３１間に仕切板３２が水平に支持される。このとき、水平流路１４における上端部および下端部では、仕切板３２が直接、計測流路１４ａの内面（ここでは上下面）を構成する計測流路１４ａの底面１４ｆおよび蓋１７の下面１７ａに対面するようにする。
【００２４】
仕切板３２は、各仕切板３２によって仕切られる扁平流路１４ｅの断面積が均一になるように設定するのが望ましい。また、フレーム３１の下端面は計測流路１４ａの底面１４ｆに接するとともに、フレーム３１の上端面は蓋１７の下面１７ａに接するようにして、最下段および最上段の扁平流路１４ｅの断面積も均一にするのが望ましい。また、第１送受波器２１および第２送受波器２２を結ぶ超音波伝搬路２３に対して略平行となるように仕切板３２を配置するのが望ましい。
【００２５】
図２〜図４に示すように、多層流路部材３０を計測流路１４ａの多層流路部材取付部１４ｂに嵌めた状態で、超音波伝搬路２３に位置する多層流路部材３０のフレーム３１には、超音波通過用の貫通孔３１ｂが設けられている。この切欠きに３１ｂには、流体は通過させないが超音波を透過させることができる例えば細かなメッシュ・パンチングメタル等のフィルタ部材３３が取り付けられており、このフィルタ部材３３は撥水性処理が施されている。このため、フィルタ部材３３に当たった流体はじかれ、流体による目詰まりが生じにくいので、計測精度を向上させることができる。
【００２６】
ここで、「撥水性」とは、防水のように「水の浸透を防ぐ」のではなく、「水を弾く」という性質を言う。撥水性処理としては、例えば、
１：大気圧下でプラズマを発生させ、材料表面に重合により撥水製のポリマーを生成させる。
２：フッ素の極薄皮膜を材料表面に設ける。
３：有機薄膜処理により素材の表面にナノスケールの機能膜を形成する。等の処理を例示することができる。
【００２７】
以上、説明した多層流路部材３０によれば、計測流路１４ａの底面１４ｆや蓋１７の下面１７ａに仕切板３２が対面するように設けたので、仕切板３２が露出して計測流路１４ａの底面１４ｆおよび蓋１７の下面１７ａに対面し、露出した仕切板３２と計測流路１４ａの底面１４ｆおよび蓋１７の下面１７ａとの間が最上段あるいは最下段の扁平流路１４ｅとなる。このため、従来のように、多層流路部材３０を構成するフレーム３１と計測流路１４ａの底面１４ｆおよび蓋１７の下面１７ａとの間に流体が流れ込んで、計測精度を低下させるという問題が生じず、これにより平均流速の計測精度を向上できる。また、最下段および最上段の仕切板３２、３２が計測流路１４ａの底面１４ｆおよび蓋１７の下面１７ａの両方に対面するようにしたので、流体が最上段および最下段の扁平流路１４ｅをスムーズに流れることができ、計測精度を更に向上させることができる。
【００２８】
次に、本発明の第２の実施の形態に係る超音波式流体計測装置の多層流路部材および超音波式流体計測装置について説明する。
図５は第２実施形態に係る多層流路部材の斜視図、図６は第２実施形態に係る多層流路部材の断面図である。なお、前述した第１実施形態に係る超音波式流体計測装置の多層流路部材および超音波式流体計測装置と共通する部位には同じ符号を付して、重複する説明を省略することとする。
【００２９】
図５および図６に示すように、この第２実施形態に係る多層流路部材３０Ｂでは、フレーム３１Ｂにおける流れ方向に沿った端部に設けられた延長部３４を有し、この延長部３４の内側面３４ａがフレーム３１の内側面３１ａに対して交差している。従って、図６に示すように、延長部３４を計測流路１４ａの左右内面１５ａ、１５ｂに対して傾斜させて、フレーム３１Ｂの内面にスムーズに接続することができる。これにより、多層流路部材３０Ｂ内に流体を円滑に案内できるとともに、多層流路部材３０Ｂ外に流体を円滑に送出できるので、流体の計測にあたっての流体の流れが一様となり、平均流速の計測精度を向上させることができる。なお、本実施形態にかかる多層流路部材３０Ｂを用いる場合には、前述した第１実施形態における水平流路１４の傾斜面１４ｄを設ける必要がなくなり、計測流路１４ａの構造が簡易なものとなる。
【００３０】
次に、本発明の第３の実施の形態に係る超音波式流体計測装置の多層流路部材および超音波式流体計測装置について説明する。
図７は第３実施形態に係る多層流路部材の斜視図、図８は第３実施形態に係る超音波式流体計測装置の要部分解斜視図である。なお、前述した第１実施形態および第２実施携帯に係る超音波式流体計測装置の多層流路部材および超音波式流体計測装置と共通する部位には同じ符号を付して、重複する説明を省略することとする。
【００３１】
図７および図８に示すように、この第３実施形態に係る多層流路部材３０Ｃでは、第２実施形態において前述したフレーム３１Ｂ、３１Ｂの下端部に底部３５を設けて、断面Ｕ字状に形成した。このため、最下段の仕切板３２と底部３５との間にも、扁平流路１４ｅが形成されることになる。また、底部３５の下面３５ａに、例えば円柱状の位置決め用の突起３６を設けるとともに、流路体１１の水平流路１４における計測流路１４ａに突起３６が嵌合する位置決め凹部３７を設けた。これにより、多層流路部材３０Ｃを所定の位置に確実に配置することができる。
【００３２】
なお、本発明の超音波式流体計測装置の多層流路部材および超音波式流体計測装置は、前述した各実施形態に限定されるものでなく、適宜な変形，改良等が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
以上のように、本発明にかかる超音波式流体計測装置の多層流路部材および超音波式流体計測装置は、超音波式流体計測装置の角筒状の計測流路に配置される多層流路部材を、流れ方向に沿ったフレームに取り付けた仕切板によって複数の扁平流路に区画する際に、計測流路の内面に仕切板が対面するように設けた。このため、仕切板が露出して計測流路の内面に対面するので、露出した仕切板と計測流路の内面との間が最上段あるいは最下段の扁平流路となる。従って、従来のように、多層流路部材を構成するフレームと計測流路の内面との間に流体が流れ込んで、計測精度を低下させるという問題が生じず、これにより計測精度を向上できるという効果を有し、多層流路部材により計測流路内に複数の扁平流路が形成された超音波式流体計測装置の多層流路部材および超音波式流体計測装置等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る超音波式流体計測装置および多層流路部材の斜視図
【図２】水平流路の断面図
【図３】多層流路部材の斜視図
【図４】図２中IV−IV位置の断面図
【図５】第２実施形態に係る多層流路部材の斜視図
【図６】第２実施形態に係る多層流路部材の断面図
【図７】第３実施形態に係る多層流路部材の斜視図
【図８】第３実施形態に係る超音波式流体計測装置の要部分解斜視図
【符号の説明】
【００３５】
１０  超音波式流体計測装置
１４ａ  計測流路
１４ｄ  傾斜面
１４ｅ  扁平流路
１４ｆ  底面（計測流路の内面）
１７ａ  下面（計測流路の内面）
２０  超音波計測部
２１  第１送受波器
２２  第２送受波器
２３  超音波伝搬路
３０  多層流路部材
３１  フレーム
３１ａ  内側面
３１ｂ  貫通孔
３２  仕切板
３３  フィルタ部材
３４  延長部
【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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