JP2956805B2 - 超音波流量計 - Google Patents
超音波流量計Info
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- JP2956805B2 JP2956805B2 JP3359508A JP35950891A JP2956805B2 JP 2956805 B2 JP2956805 B2 JP 2956805B2 JP 3359508 A JP3359508 A JP 3359508A JP 35950891 A JP35950891 A JP 35950891A JP 2956805 B2 JP2956805 B2 JP 2956805B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、超音波を用いて管内の
流速を測定することにより、流体の流量を求めるように
した超音波流量計に関するものである。
流速を測定することにより、流体の流量を求めるように
した超音波流量計に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】通常、管内の流体の流量は管の面平均流
速Ｖ0に、管断面積等を乗ずることにより得られるが、
流量測定手段のうちの一つとして、例えば、図３に示す
ように、超音波流量計１は、一対の超音波送受波器２を
管壁３に相対して取り付け、交互に超音波パルスを伝播
させて流速を測定するようにした流速測定型の流量計で
ある。この測定される流速は、超音波の伝播路(測線)の
線平均流速Ｖ1である。なお、管内における流体の面平
均流速分布は Ｒｅ＝Ｖ0・Ｄ／ν…………(1) (ただし、Ｒｅ：レイノルズ数、Ｄ：管内径、ν：動粘
性係数)により求められる。ここで、Ｒｅ＜２３２０の
流れは層流であり、Ｒｅ≒４０００以上の流れは乱流と
いわれ、図４にその分布の一例を示す。層流において、
線平均流速Ｖ1と面平均流速Ｖ0の比をκとすると、 κ＝Ｖ1／Ｖ0………(2) この場合、κ＝４／３で一定である。乱流においては、
いくつかの報告があるが、ここではゲ・イ・ビルゲルに
よるものを適用するものとする。レイノルズ数Ｒｅとκ
の関係を図示すると、図５の通りである。
速Ｖ0に、管断面積等を乗ずることにより得られるが、
流量測定手段のうちの一つとして、例えば、図３に示す
ように、超音波流量計１は、一対の超音波送受波器２を
管壁３に相対して取り付け、交互に超音波パルスを伝播
させて流速を測定するようにした流速測定型の流量計で
ある。この測定される流速は、超音波の伝播路(測線)の
線平均流速Ｖ1である。なお、管内における流体の面平
均流速分布は Ｒｅ＝Ｖ0・Ｄ／ν…………(1) (ただし、Ｒｅ：レイノルズ数、Ｄ：管内径、ν：動粘
性係数)により求められる。ここで、Ｒｅ＜２３２０の
流れは層流であり、Ｒｅ≒４０００以上の流れは乱流と
いわれ、図４にその分布の一例を示す。層流において、
線平均流速Ｖ1と面平均流速Ｖ0の比をκとすると、 κ＝Ｖ1／Ｖ0………(2) この場合、κ＝４／３で一定である。乱流においては、
いくつかの報告があるが、ここではゲ・イ・ビルゲルに
よるものを適用するものとする。レイノルズ数Ｒｅとκ
の関係を図示すると、図５の通りである。
【０００３】ところで、実際の流量測定では、通常、乱
流域での計測となり、その乱流域での流量Ｑは、 Ｑ＝Ｖ0・Ｓ・３６００＝Ｖ1／κ・πＤ2／４・３６００(ｍ3／Ｈ)……(3) (ただし、Ｖ0：面平均流速、Ｓ：断面積、Ｖ1：線平均
流速、κ：レイノルズ数に応じた流速補正係数)より求
められる。
流域での計測となり、その乱流域での流量Ｑは、 Ｑ＝Ｖ0・Ｓ・３６００＝Ｖ1／κ・πＤ2／４・３６００(ｍ3／Ｈ)……(3) (ただし、Ｖ0：面平均流速、Ｓ：断面積、Ｖ1：線平均
流速、κ：レイノルズ数に応じた流速補正係数)より求
められる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、(3)式
におけるκは、乱流域では、図５に示すようにレイノル
ズ数Ｒｅ、すなわち面平均流速Ｖ0により変化するた
め、広い流量範囲にわたつて高い精度の値を求めること
は困難である。本発明はかかる課題を鑑みてなされたも
のであって、κが一定である層流域で計測できるように
超音波流量計を構成することにより、流量の測定値の精
度を向上させることを目的とする。
におけるκは、乱流域では、図５に示すようにレイノル
ズ数Ｒｅ、すなわち面平均流速Ｖ0により変化するた
め、広い流量範囲にわたつて高い精度の値を求めること
は困難である。本発明はかかる課題を鑑みてなされたも
のであって、κが一定である層流域で計測できるように
超音波流量計を構成することにより、流量の測定値の精
度を向上させることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記した課題を解決する
ために、本発明は、流体を流通させる主管に、分岐管を
設け、前記主管および分岐管に、それぞれ一対の超音波
送受波器を相対して配設し、前記分岐管の内径を、２３
２０＞Ｒｅ＝Ｖ 0 ・ｄ／ν（ただし、Ｖ 0 ：管の面平均流
速、Ｒｅ：レイノルズ数、ｄ：管内径、ν：流体の動粘
性係数）を満たすように設定するようにした。また、前
記超音波流量計においては、流速に応じて、主管および
分岐管における超音波送受波器により切り換えて計測す
るようにしている。さらに本発明は、流体を流通させる
主管に、分岐管を設け、前記主管および分岐管に、それ
ぞれ一対の超音波送受波器を相対して配設し、前記分岐
管に配設される超音波送受波器は管軸方向に相対するよ
うにし、分岐管の内径を、２３２０＞Ｒｅ＝Ｖ 0 ・ｄ／
ν（ただし、Ｖ 0 ：管の面平均流速、Ｒｅ：レイノルズ
数、ｄ：管内径、ν：流体の動粘性係数）を満たすよう
に設定するようにした。
ために、本発明は、流体を流通させる主管に、分岐管を
設け、前記主管および分岐管に、それぞれ一対の超音波
送受波器を相対して配設し、前記分岐管の内径を、２３
２０＞Ｒｅ＝Ｖ 0 ・ｄ／ν（ただし、Ｖ 0 ：管の面平均流
速、Ｒｅ：レイノルズ数、ｄ：管内径、ν：流体の動粘
性係数）を満たすように設定するようにした。また、前
記超音波流量計においては、流速に応じて、主管および
分岐管における超音波送受波器により切り換えて計測す
るようにしている。さらに本発明は、流体を流通させる
主管に、分岐管を設け、前記主管および分岐管に、それ
ぞれ一対の超音波送受波器を相対して配設し、前記分岐
管に配設される超音波送受波器は管軸方向に相対するよ
うにし、分岐管の内径を、２３２０＞Ｒｅ＝Ｖ 0 ・ｄ／
ν（ただし、Ｖ 0 ：管の面平均流速、Ｒｅ：レイノルズ
数、ｄ：管内径、ν：流体の動粘性係数）を満たすよう
に設定するようにした。
【０００６】
【作用】主管内の流速が小さく層流の範囲では、主管に
おける超音波送受波器によって、流量を計測し、流速が
大きくなって、乱流となると、２３２０＞Ｒｅ＝Ｖ 0 ・
ｄ／νを満たすように設定した分岐管における超音波送
受波器によって計測するようにしたので、層流下での計
測となり、高い精度の流量を求めることができる。
おける超音波送受波器によって、流量を計測し、流速が
大きくなって、乱流となると、２３２０＞Ｒｅ＝Ｖ 0 ・
ｄ／νを満たすように設定した分岐管における超音波送
受波器によって計測するようにしたので、層流下での計
測となり、高い精度の流量を求めることができる。
【０００７】
【実施例】次に、本発明にかかる超音波流量計につい
て、添付の図面を参照しながら以下説明する。図１にお
いて、参照符号１０は第１の実施例にかかる超音波流量
計１０を示し、この超音波流量計１０は、流体を流通さ
せる主管１１に、分岐管１２を設け、前記主管１１およ
び分岐管１２に、それぞれ超音波送受波器１３、１４を
配設構成したものである。この場合、分岐管１２におい
て、導入部１５は主管１１の管軸に対して直角状に分岐
形成され、分流部１６は主管１１の管軸に平行であり、
還流部１７は主管１１の管軸に対して直角状に形成され
る。また、前記超音波送受波器１３、１４は、管軸に対
して超音波伝播路を所定角度θをなすように取り付けら
れる。なお、前記分流部１６の内径ｄは、２３２０＞Ｒ
ｅ＝Ｖ0・ｄ／νを満たすように設定される。
て、添付の図面を参照しながら以下説明する。図１にお
いて、参照符号１０は第１の実施例にかかる超音波流量
計１０を示し、この超音波流量計１０は、流体を流通さ
せる主管１１に、分岐管１２を設け、前記主管１１およ
び分岐管１２に、それぞれ超音波送受波器１３、１４を
配設構成したものである。この場合、分岐管１２におい
て、導入部１５は主管１１の管軸に対して直角状に分岐
形成され、分流部１６は主管１１の管軸に平行であり、
還流部１７は主管１１の管軸に対して直角状に形成され
る。また、前記超音波送受波器１３、１４は、管軸に対
して超音波伝播路を所定角度θをなすように取り付けら
れる。なお、前記分流部１６の内径ｄは、２３２０＞Ｒ
ｅ＝Ｖ0・ｄ／νを満たすように設定される。
【０００８】かかる超音波流量計１０においては、図示
しない適宜な制御手段より、流速に応じて、主管１１お
よび分岐管１２における超音波送受波器１３、１４を切
り換え動作させて、計測する手順を採用している。すな
わち、流速が小さく流れが層流域においては、主管１１
における超音波送受波器１３により計測し、流速が大き
く流れが乱流域であれば、分岐管１２における超音波送
受波器１４により計測するように手順を実行する。
しない適宜な制御手段より、流速に応じて、主管１１お
よび分岐管１２における超音波送受波器１３、１４を切
り換え動作させて、計測する手順を採用している。すな
わち、流速が小さく流れが層流域においては、主管１１
における超音波送受波器１３により計測し、流速が大き
く流れが乱流域であれば、分岐管１２における超音波送
受波器１４により計測するように手順を実行する。
【０００９】以上のような超音波流量計１０において、
Ｒｅ＝Ｖ0・Ｄ／ν（この場合、Ｄは、主管１１の内
径）の関係から、主管１１内の流速が小さく層流の範囲
では、κが一定であるため、主管１１における超音波送
受波器１３によって、計測することができる。流速が大
きくなって、乱流となると、内径の小さい分岐管１２に
おける超音波送受波器１４によって計測するようにした
ので、高い精度の流量を求めることができる。
Ｒｅ＝Ｖ0・Ｄ／ν（この場合、Ｄは、主管１１の内
径）の関係から、主管１１内の流速が小さく層流の範囲
では、κが一定であるため、主管１１における超音波送
受波器１３によって、計測することができる。流速が大
きくなって、乱流となると、内径の小さい分岐管１２に
おける超音波送受波器１４によって計測するようにした
ので、高い精度の流量を求めることができる。
【００１０】次に、図２に、第２の実施例を示す。この
場合の超音波流量計２０では、超音波送受波器１４を分
岐管１２の分流部１６の両端部に、相対するように、超
音波伝播路を管軸方向と一致させるように配設したもの
である。超音波送受波器１４間に形成される超音波伝播
路長Ｌは、分流部１６の長さに相当する距離を有する。
場合の超音波流量計２０では、超音波送受波器１４を分
岐管１２の分流部１６の両端部に、相対するように、超
音波伝播路を管軸方向と一致させるように配設したもの
である。超音波送受波器１４間に形成される超音波伝播
路長Ｌは、分流部１６の長さに相当する距離を有する。
【００１１】このような超音波流量計２０によれば、超
音波伝播路長Ｌを大きく採ることにより、時間計測の分
解能を高め、一層高精度な計測が可能となる。
音波伝播路長Ｌを大きく採ることにより、時間計測の分
解能を高め、一層高精度な計測が可能となる。
【００１２】（発明の効果）以上の通り本発明によれ
ば、主管および分岐管双方に超音波送受波器を配設し、
流速に応じていずれかの超音波送受波器を動作させ、層
流域での流量計測が行うことができる。そのため、線平
均流速と面平均流速の比が一定値の基に計測することに
なるため、高精度な流量測定値を得ることができる。
ば、主管および分岐管双方に超音波送受波器を配設し、
流速に応じていずれかの超音波送受波器を動作させ、層
流域での流量計測が行うことができる。そのため、線平
均流速と面平均流速の比が一定値の基に計測することに
なるため、高精度な流量測定値を得ることができる。
【００１３】
【図１】本発明にかかる超音波流量計の一実施例を示す
模式的な説明図である。
模式的な説明図である。
【図２】本発明にかかる超音波流量計の第２の実施例を
示す模式的な説明図である。
示す模式的な説明図である。
【図３】従来における超音波流量計の模式的な説明図で
ある。
ある。
【図４】円管内の流速分布を示すグラフである。
【図５】円管内の流速と流速補正係数の関係を示すグラ
フである。
フである。
１０、２０ 超音波流量計 １１ 主管 １２ 分岐管 １３、１４ 超音波送受波器 １５ 導入部 １６ 分流部 １７ 還流部
Claims (3)
- 【請求項１】 流体を流通させる主管に、分岐管を設
け、前記主管および分岐管に、それぞれ一対の超音波送
受波器を相対して配設し、前記分岐管の内径を、２３２
０＞Ｒｅ＝Ｖ 0 ・ｄ／ν（ただし、Ｖ 0 ：管の面平均流
速、Ｒｅ：レイノルズ数、ｄ：管内径、ν：流体の動粘
性係数）を満たすように設定することを特徴とする超音
波流量計。 - 【請求項２】 流速に応じて、主管および分岐管にお
ける超音波送受波器により切り換えて計測することを特
徴とする請求項１記載の超音波流量計。 - 【請求項３】 流体を流通させる主管に、分岐管を設
け、前記主管および分岐管に、それぞれ一対の超音波送
受波器を相対して配設し、前記分岐管に配設される超音
波送受波器は管軸方向に相対するようにし、分岐管の内
径を、２３２０＞Ｒｅ＝Ｖ 0 ・ｄ／ν（ただし、Ｖ 0 ：管
の面平均流速、Ｒｅ：レイノルズ数、ｄ：管内径、ν：
流体の動粘性係数）を満たすように設定することを特徴
とする超音波流量計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3359508A JP2956805B2 (ja) | 1991-12-28 | 1991-12-28 | 超音波流量計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3359508A JP2956805B2 (ja) | 1991-12-28 | 1991-12-28 | 超音波流量計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05180678A JPH05180678A (ja) | 1993-07-23 |
| JP2956805B2 true JP2956805B2 (ja) | 1999-10-04 |
Family
ID=18464865
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3359508A Expired - Fee Related JP2956805B2 (ja) | 1991-12-28 | 1991-12-28 | 超音波流量計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2956805B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103245384A (zh) * | 2013-03-18 | 2013-08-14 | 武汉四方光电科技有限公司 | 一种用于超声燃气表中的超声波流量气室 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4675490B2 (ja) * | 2001-03-14 | 2011-04-20 | 愛知時計電機株式会社 | 超音波流量計 |
| JP2009014601A (ja) * | 2007-07-06 | 2009-01-22 | Yamatake Corp | 流量計 |
| JP5282955B2 (ja) * | 2008-12-10 | 2013-09-04 | 本多電子株式会社 | 超音波流量計の補正方法、及び超音波流量計 |
| JP5422015B2 (ja) * | 2012-04-16 | 2014-02-19 | アズビル株式会社 | 流量計 |
-
1991
- 1991-12-28 JP JP3359508A patent/JP2956805B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103245384A (zh) * | 2013-03-18 | 2013-08-14 | 武汉四方光电科技有限公司 | 一种用于超声燃气表中的超声波流量气室 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05180678A (ja) | 1993-07-23 |
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Legal Events
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
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