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公開番号2025116394
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-08
出願番号2024010793
出願日2024-01-29
発明の名称超音波流量計
出願人愛知時計電機株式会社
代理人個人,個人
主分類G01F 1/667 20220101AFI20250801BHJP(測定;試験)
要約【課題】従来より計測精度を低下させずに通過可能な流量の増加を図ることを可能にする。
【解決手段】本実施形態の超音波流量計10Aは、ハウジング11の内部流路R1内に計測管21が配置され、内部流路R1が計測管21の内側の計測流路R2と外側の非計測流路R3とに仕切られる。そして、計測流路R2を挟んで対向配置される1対の超音波センサ70により計測流路R2の流体の流量が求められ、その流量に基づき内部流路R1全体の流体の流量が演算される。このように、本実施形態の超音波流量計10Aでは、ハウジング11の内部流路R1が、計測管21によって、1対の超音波センサ70による流量計測に使用される計測流路R2と、使用されない非計測流路R3とに仕切られ、計測流路R2の断面積の大小に影響を与えずに、ハウジング11の内部流路R1の全体の断面積を大きくし、従来より計測精度を低下させずに通過可能な流量の増加を図ることができる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
流体が通過する内部流路を有するハウジングと、
前記内部流路内に配置される計測管を含み、前記内部流路が、前記計測管の内側の計測流路と、前記計測管の外側の非計測流路とに分かれている二重流路部と、
前記計測管をその軸方向で挟んで対向配置される１対の超音波センサと、
前記１対の超音波センサの間の超音波の伝播時間から求められる前記計測流路における流体の流量に基づいて前記内部流路全体における流体の流量を演算する流量演算部と、
を備える超音波流量計。
続きを表示（約 900 文字）【請求項２】
前記計測管の同軸上で前記計測管の両端に対向配置され、前記１対の超音波センサを支持する１対のセンサ支持リングと、
各前記センサ支持リングの周囲に分散配置され、各前記センサ支持リングと前記計測管の端部とを接続するための複数の接続部材と、
を備える請求項１に記載の超音波流量計。
【請求項３】
前記計測管は、両端部のみを前記複数の接続部材によって支持されている請求項２に記載の超音波流量計。
【請求項４】
前記計測管は、前記非計測流路の中心部に配置され、
前記複数の接続部材は、前記計測管周りを複数等分する位置に配置されている請求項２に記載の超音波流量計。
【請求項５】
前記計測管の内側面及び外側面及び、前記ハウジングのうち前記計測管を包囲する包囲部分の内側面は、断面形状が相似形をなしかつ同心軸上に配置されている請求項１に記載の超音波流量計。
【請求項６】
前記ハウジングには、
配管に接続される１対の配管接続部を両端部に有すると共に、内側を一方の前記配管接続部側の第１部屋と、他方の前記配管接続部側の第２部屋とに仕切る仕切壁を有し、前記仕切壁に１つの貫通孔が形成されているケースと、
前記仕切壁の前記１つの貫通孔を貫通した状態に取り付けられ、内側が前記計測管を含んだ前記二重流路部になっている包囲管と、
を備える請求項１に記載の超音波流量計。
【請求項７】
前記包囲管は、
前記仕切壁に取り付けられる包囲管本体と、前記包囲管本体の両端部に固定される１対の端部リングとに分割され、
各前記端部リングの中心部に配置されて前記計測管の端部が嵌合される計測管支持リングと、
前記計測管支持リングに対して同軸上に配置され、前記超音波センサを支持するセンサ支持リングと、
前記端部リング、前記計測管支持リング及び前記センサ支持リングにおける周方向の複数位置の間を接続するための複数の接続部材と、を備える請求項６に記載の超音波流量計。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、１対の超音波センサの間の流体を伝播する超音波の伝播時間に基づいて流体の流量を計測する超音波流量計に関する。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
一般に、超音波流量計は、流体が通過する計測流路に対して１対の超音波センサの間の超音波の伝播経路が重なるように配置された構造になっている（例えば、特許文献１，２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許第６１４１５５６号公報（図１，段落［００３３］）
特開２００８－１２８８４１号公報（図１，段落［００４６］）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の超音波流量計では、計測流路の断面積が大きいほど流体抵抗が抑えられて通過可能な流量が増加するが、超音波は断面平均流速をとらえられなくなり、計測精度が低下し易くなるという問題を有する。そこで、本願は、従来に比べて計測精度を低下させずに通過可能な流量の増加を図ることが可能な技術を開示する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の発明に係る第１の態様は、流体が通過する内部流路を有するハウジングと、前記内部流路内に配置される計測管を含み、前記内部流路が、前記計測管の内側の計測流路と、前記計測管の外側の非計測流路とに分かれている二重流路部と、前記計測管より上流側と下流側とに配置されて、前記計測流路を挟んで対向配置される１対の超音波センサと、前記１対の超音波センサの間の超音波の伝播時間から求められる前記計測流路における流体の流量に基づいて前記内部流路全体における流体の流量を演算する流量演算部と、を備える超音波流量計である。
【発明の効果】
【０００６】
本開示の第１の態様の超音波流量計は、ハウジングの内部流路内に計測管が配置されて、内部流路が、計測管の内側の計測流路と外側の非計測流路とに仕切られている。そして、計測流路を挟んで対向配置される１対の超音波センサによって計測流路における流体の流量が求められ、その流量に基づいて内部流路全体における流体の流量が演算される。このように、本開示の第１の態様の超音波流量計では、ハウジングの内部流路が、計測管によって、１対の超音波センサによる流量計測に使用される計測流路と、使用されない非計測流路とに仕切られるので、計測流路の断面積の大小に影響を与えずに、ハウジングの内部流路の全体の断面積を大きくすることができ、従来に比べて計測精度を低下させずに通過可能な流量の増加を図ることが可能になる。ここで、１対の超音波センサは、計測流路の軸方向に対して斜めに交差する方向に対向配置される構造が考えられるが、そうすると、１対の超音波センサが計測管の側面から非計測流路側に突出して非計測流路における流体抵抗が大きくなるが、本開示の第１の態様の超音波流量計では、１対の超音波センサは、計測流路を挟んで対向配置されているので、前記構造に比べて非計測流路における流体抵抗が抑えられる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
図１は、本開示の第１実施形態に係る超音波流量計の側断面図
図２は、超音波流量計の斜視図
図３は、コアアッシの分解斜視図
図４Ａは、ホルダーを計測管と反対側から見た斜視図、図４Ｂは、ホルダーを計測管側から見た斜視図
図５は、コアアッシの拡大側断面図
図６は、コアアッシの正面図
図７は、一方の配管接続部側から見たハウジングの正面図
図８は、本開示の第２実施形態に係る超音波流量計の斜視図
図９は、干渉部材の変形例を示す超音波流量計の側断面図
図１０は、本開示の第３実施形態に係る超音波流量計の断面図
図１１は、本開示の第４実施形態に係る超音波流量計の断面図
図１２は、本開示の第５実施形態に係る超音波流量計の断面図
【発明を実施するための形態】
【０００８】
［第１実施形態］
以下、図１～図７を参照して本開示の超音波流量計１０Ａの第１実施形態について説明する。図１に示すように、本実施形態の超音波流量計１０Ａのハウジング１１は、円筒状のケース３０の中心部に包囲管５０を備え、さらにその包囲管５０の中心部に計測管２１を備えた三重管構造をなしている。
【０００９】
ケース３０は、両端部に１対の配管接続部４３を備える。図２に示すように、各配管接続部４３は、例えば、端面に複数の螺子孔４３Ｎを備え、内側が段付き状に拡径した拡径部４４になっている。そして、図１に示すように、配管９９の端部に設けられる配管フランジ９９Ｆが配管接続部４３に重ねられると共に、配管フランジ９９Ｆの内縁部から突出する環状突部９９Ｔが拡径部４４に嵌合され、さらに、配管９９と配管接続部４３との間に図示しないシール部材が挟まれた状態で、配管フランジ９９Ｆと配管接続部４３とが螺子止めされる。これにより、超音波流量計１０Ａが１対の配管９９の間を連絡するように接続され、配管９９内を流れる流体が、ハウジング１１内の内部流路Ｒ１を通過する。なお、本実施形態では、超音波流量計１０Ａによる計測対象となる流体は、例えば、水素ガスを主体とするガスである。
【００１０】
ケース３０は、軸方向で、ケース本体３０Ｈとその両端部に嵌合固定される１対の接続筒４０とに３分割されている。また、ケース本体３０Ｈと接続筒４０との間はＯリング８０Ａにてシールされている。さらには、接続筒４０には、配管接続部４３のサイズが異なる複数種類の接続筒４０が用意され、任意の種類の接続筒４０がケース本体３０Ｈに組み付けられることで、サイズ又は接続構造が異なる複数の配管９９に対応可能になっている。
（【００１１】以降は省略されています）

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