(57)【要約】【課題】計測精度を向上させることができる超音波式流体計測装置の多層流路部材を提供する。【解決手段】超音波式流体計測装置１０に形成された角筒状の計測流路１４ａを、複数の扁平流路１４ｂに区画する多層流路部材３０の仕切板３２の表面に規則的な凹凸３２ａ、３２ｂが生ずる表面処理を施したので、従来の多層流路部材において発生した仕切板の表面の不規則な凹凸により乱流が発生する流量域が計測用流路間でばらつきくのを抑制して、計測精度を向上させることができる。【選択図】図４
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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、
前記仕切板の表面に規則的な凹凸が生ずる表面処理が施されてい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】
前記表面処理として前記仕切板の表面にコーティングが形成されていることを特徴とする請求項１記載の超音波式流体計測装置の多層流路部材。
【請求項３】
前記仕切板の縁端部を流体の流れ方向に沿って支持する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。
【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、従来の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る多層流路部材においては、計測流路を複数の扁平流路に区画する仕切板が、所定の厚みを有する例えばステンレス鋼板等の素材を所望の形状、寸法に切り出すことにより形成されている。このため、仕切板の表面は特に表面処理されることなく、不規則な凹凸を有する素材の表面状態のままであり、この不規則な凹凸により乱流が発生する流量域が計測用流路間でばらつき、計測用流路間の計測精度ばらつきを小さくさせることが困難であ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、計測精度を向上させることができる超音波式流体計測装置の多層流路部材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】
【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、前記仕切板の表面に規則的な凹凸が生ずる表面処理が施されてい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に形成された角筒状の計測流路を、複数の扁平流路に区画する多層流路部材の仕切板の表面に規則的な凹凸が生ずる表面処理を施したので、従来の多層流路部材において発生した仕切板の表面の不規則な凹凸による不規則な乱流を抑制して、計測精度を向上させることができる。なお、規則的な凹凸が生じる表面処理としては、例えばディンプル加工、梨地加工、サンドブラスト加工、ショットブラスト加工、きさげ加工、塗装によるコーティング等がある。
【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、前記表面処理として前記仕切板の表面にコーティングが形成されている構成を有している。
【０００９】
この構成により、コーティングにより仕切板の表面に規則的な凹凸を発生させるので、計測用流路間で乱流が発生する流量域のばらつきを抑制して、計測精度を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、前記仕切板の縁端部を流体の流れ方向に沿って支持する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。
【００１１】
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こととなる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、超音波式流体計測装置に形成された角筒状の計測流路を、複数の扁平流路に区画する多層流路部材の仕切板の表面に規則的な凹凸が生ずる表面処理を施したので、従来の多層流路部材において発生した仕切板の表面の不規則な凹凸により乱流が発生する流量域が計測用流路間でばらつきのを抑制して、計測精度を向上させることが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】
【００１３】
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は多層流路部材の斜視図、図３は多層流路部材のフィルタ部材取付位置における断面図、図４（Ａ）は仕切板の断面図、図４（Ｂ）は仕切板の斜視図である。
【００１４】
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１５，１５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。
【００１５】
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。
【００１６】
図１に示すように、水平流路１４の左右の側壁１６、１６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１６、１６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。
【００１７】
図２および図３に示すように、多層流路部材３０を計測流路１４ａ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３１ａが設けられている。この切欠きに３１ａ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。
【００１８】
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。
【００１９】
図２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１４ｂ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３に示すように、フレーム３１は水平流路１４の左右の内面１５、１５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。なお、仕切板３２は、各仕切板３２によって仕切られる扁平流路１４ｂ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、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。
【００２０】
図４（Ａ）および（Ｂ）に示すように、仕切板３２の表面（上下両面が望ましい）は、規則的な凹凸（凹部３２ａ、凸部３２ｂ）が生ずる表面処理が施されている。規則的な凹凸が生じる表面処理としては、例えばディンプル加工、梨地加工、サンドブラスト加工、ショットブラスト加工、きさげ加工等を例示することができる。
【００２１】
以上、説明した超音波式流体計測装置１０の多層流路部材３０によれば、超音波式流体計測装置１０に形成された角筒状の計測流路１４ａを、複数の扁平流路１４ｂに区画する多層流路部材３０の仕切板３２の表面に規則的な凹凸３２ａ、３２ｂが生ずる表面処理を施したので、従来の多層流路部材において発生した仕切板の表面の不規則な凹凸による不規則な乱流を抑制して、計測精度を向上させることができる。
【００２２】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
図５は第２実施形態にかかる多層流路部材の仕切板を示す断面図である。なお、前述した第１実施形態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。
【００２３】
図２に示すように、仕切板３２の表面（上下両面が望ましい）には、塗装により表面に規則的な凹凸を有するコーティング層３２ｃが設けられている。コーティング層３２ｃとしては、セラミック系やフッ素樹脂等も用いることができる。具体的には、セラミック系ではアルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニア等を基本としたセラミックを用いてプラズマスプレー法、陽極酸化法、ＰＶＤ（物理気相成長法）などで仕切板３２にコーティング層３２ｃを設ける。フッ素樹脂では、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等を用いて、エアガン塗装法、流動浸漬法、静電塗装法などで仕切板３２にコーティング層３２ｃを設ける。
【００２４】
以上、説明した第２実施形態にかかる超音波式流体計測装置の多層流路部材によれば、前述した第１実施形態にかかる超音波式流体計測装置の多層流路部材と同様に、仕切板の表面の不規則な凹凸により乱流が発生する流量域が計測用流路間でばらつきくのを抑制して、計測精度を向上させることができる。
【００２５】
なお、本発明の超音波式流体計測装置の多層流路部材は、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】
【００２６】
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を、複数の扁平流路に区画する多層流路部材の仕切板の表面に規則的な凹凸が生ずる表面処理を施したので、従来の多層流路部材において発生した仕切板の表面の不規則な凹凸により乱流が発生する流量域が計測用流路間でばらつくのを抑制して、計測精度を向上させることが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】
【００２７】
【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】多層流路部材の斜視図
【図３】多層流路部材のフィルタ部材取付位置における断面図
【図４】（Ａ）は仕切板の断面図、（Ｂ）は仕切板の斜視図
【図５】第２実施形態にかかる超音波式流体計測装置の多層流路部材の仕切板の断面図
【符号の説明】
【００２８】
１０  超音波式流体計測装置
１４ａ  計測流路
１４ｂ  扁平流路
３０  多層流路部材
３１  フレーム
３１ａ  貫通孔
３２  仕切板
３２ａ  凹部（凹凸）
３２ｂ  凸部（凹凸）
３３  フィルタ部材
【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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