專利名稱：超聲波式流體計測裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及超聲波計測部的第1送受波器及第2送受波器設 置在計測流路中，由該超聲波計測部計測在計測流路內(nèi)流動的流體的 流速的超聲波式流體計測裝置。
背景技術：
超聲波式流體計測裝置是流體在計測用流路中流動，使超聲波在 計測用流路內(nèi)傳播，計測超聲波的傳播時間，基于計測到的信息而求 出流體的流速的裝置。
該計測用流路是斷面長方形的方筒形狀，在對向的短邊側(cè)面分別 設置了一對送受波部。
這一對送受波部配置成沿著相對于計測用流路的流動方向以給定 的角度交叉的線而發(fā)送接收超聲波。
并且，近幾年，提出了為提高計測精度，在計測用流路中平行配 置多個隔壁，從而使計測用流路成為多層流路的超聲波式流體計測裝 置(例如，參照專利文獻l)
專利文獻l: WO2004/074783
實甩新型內(nèi)容
實用新型打算解決的課題
但是，在使計測用流路成為多層流路的場合，例如，在多層流路 中的中央層的流路中流速最大，隨著偏離中央層，流速就會變小。
這樣，沿著多層流路流動的流體隨各流路而流速不同，因而在提 高沿計測用流路流動的流體的平均流速的計測精度方面存在課題。
本實用新型的目的在于提供能提高平均流速的計測精度的超聲波 式流體計測裝置。
用于解決課題的方案
本實用新型的超聲波式流體計測裝置，具備按斷面矩形的方筒 狀形成的計測流路；第1送受波器及第2送受波器設置在上述計測流 路中的超聲波計測部；以及相對于連接上述第1送受波器及上述第2
送受波器的超聲波傳播路大致平行地收納在上述計測流路中的多個分 隔板，由上述各分隔板在上述計測流路內(nèi)積層形成多個扁平流路，其
特征在于，上述第1送受波器及上述第2送受波器配置成由上述超聲
波計測部計測上述各扁平流路中的相對于沿著積層方向的中心偏芯了 的扁平流路的流速，配置成跨越上述扁平流路中的互相鄰接的多個扁 平流路。
此處，靠近沿著積層方向的中央的扁平流路的流速容易成為最高
速。因此，第1送受波器及第2送受波器配置成由超聲波計測部計測
多個扁平流路中的相對于沿著積層方向的中心偏芯了的扁平流路的流速。
計測容易成為最高速的靠近中央的扁平流路之外的扁平流路的流 速，就能計測接近平均流速的值。
再有，跨越容易成為最高速的靠近中央的扁平流路之外的扁平流
路中的互相鄰接的多個扁平流路而配置了第1送受波器及第2送受波
器o
計測通過多個扁平流路的流體，就能計測接近平均流速的值。
還有，本實用新型的特征在于，與上述各扁平流路中的使上述流 體以平均流速通過的扁平流路對應而配置了上述第1送受波器及上述 第2送受波器。
與多個扁平流路中的使流體以平均流速通過的扁平流路對應而配
置第1送受波器及第2送受波器，因而能由第1送受波器及第2送受 波器計測平均流速。
還有，本實用新型的特征在于，與上述扁平流路中的使上述流體 以最高流速通過的扁平流路及使上述流體以最低流速通過的扁平流路 中的一方以外的扁平流路對應而配置了上述第1送受波器及上述第2 送受波器。
與容易成為最高速的靠近中央的扁平流路之外的扁平流路中的使 流體以最高流速通過的扁平流路及使流體以最低流速通過的扁平流路 中的一方以外的扁平流路對應而配置第1送受波器及第2送受波器， 就能由送波器及受波器計測接近平均流速的值。
再有，本實用新型的超聲波式流體計測裝置，具備按斷面矩形 的方筒狀形成的計測流路；第1送受波器及第2送受波器設置在上述 計測流路中的超聲波計測部；以及相對于連接上述第1送受波器及上 述第2送受波器的超聲波傳播路大致平行地收納在上述計測流路中的 多個分隔板，由上述各分隔板在上述計測流路內(nèi)積層形成多個扁平流 路，其特征在于，與上述扁平流路中的使上述流體以最高流速通過的 扁平流路及使上述流體以最低流速通過的扁平流路中的一方以外的扁 平流路對應而配置了上述第1送受波器及上述第2送受波器。
與使流體以最高流速通過的扁平流路及使流體以最低流速通過的
扁平流路中的一方以外的扁平流路對應而配置第1送受波器及第2送
受波器，就能由第l送受波器及第2送受波器計測接近平均流速的值。
還有，本實用新型的特征在于，連接上述第1送受波器及上述第
2送受波器的上述超聲波傳播路相對于上述計測流路的流動具有角度。
再有，本實用新型的特征在于，上述第1送受波器及上述第2送 受波器配置在上述計測流路中的相同側(cè)的側(cè)壁上，使對向的上述計測 流路的側(cè)壁面反射超聲波而測定超聲波的傳播時間。
并且，本實用新型的特征在于，連接上述第1送受波器及上述第 2送受波器的上述超聲波傳播路相對于上述計測流路的流動大致平行。
實用新型效果
根據(jù)本實用新型的超聲波式流體計測裝置，能由第1送受波器及 第2送受波器計測接近平均流速的值，所以能提高計測精度，這是其 效果。


圖1是表示本實用新型所涉及的超聲波式流體計測裝置(第1實施 方式)的斷面圖。
圖2是表示第1實施方式所涉及的超聲波式流體計測裝置的超聲 波計測部的斜視圖。
圖3是圖1的A—A線斷面圖。
圖4是表示第1實施方式所涉及的超聲波計測部的放大圖。
圖5是表示第2實施方式所涉及的超聲波式流體計測裝置的超聲 波計測部的放大圖。
圖6是表示第3實施方式所涉及的超聲波式流體計測裝置的超聲 波計測部的放大圖。
圖7是表示第4實施方式所涉及的超聲波式流體計測裝置的超聲
波計測部的放大圖。
標號說明
10、 50、 60、 70 超聲波式流體計測裝置 14計測流路
15、 16左右的側(cè)壁(一對對向內(nèi)側(cè)面) 20超聲波計測部
21、 51、 61、 71第1送受波器
22、 52、 62、 72 第2送受波器 24超聲波傳播路
25 29第1 第5分隔板(多個分隔板) 32 37第1 第6扁平流路(多個扁平流路)
38 流體
39 沿著積層方向的中心
具體實施方式
以下，參照附圖來說明本實用新型的實施方式所涉及的超聲波式 流體計測裝置。
如圖1 圖3所示，第1實施方式所涉及的超聲波式流體計測裝 置10具備由左右的鉛直流路12、 13及水平流路(計測通路)14按大致 U字狀形成的流體路11;在計測流路14中的左右的側(cè)壁(一對對向內(nèi) 側(cè)面)15、 16上分別設置了第1送受波器(送波器)21及第2送受波器(受 波器)22的超聲波計測部20;以及相對于連接第1送受波器21及第2 送受波器22的超聲波傳播路24從側(cè)面看大致平行地收納在計測流路 14中的多個作為分隔板的第1 第5分隔板25 29。
超聲波傳播路24相對于流動具有角度而對向配置。另外，上述的 第1、第2送受波器21、 22那樣的相對于流動具有角度而對詢配置的 配置圖形稱為Z路徑(Z — path)或Z法，在本實施方式中基于該Z路徑
配置進行說明。
流體路11在左鉛直流路12中具備隔斷閥31，在計測流路14中沿 著上下的壁部17、 18以一定間隔設置了第1 第5分隔板25 29。
計測流路14，如圖2所示，以左右的側(cè)壁15、 16及上下的壁部 17、 18形成為斷面矩形的方筒狀。由于在該計測流路14內(nèi)以一定間隔 設置了第1 第5分隔板25 29，從而如圖4所示，在計測流路14內(nèi)， 作為多個扁平流路，積層形成了第1 第6扁平流路32 37。
第1 第6扁平流路32 37中，各自的斷面形狀按大致矩形狀形成。
流體路11,如圖1所示，通過把隔斷閥31從假想線表示的閉位置 打開到實線表示的開位置，流體(作為一個例子，為氣體)38就會如箭頭 所示，從左鉛直流路12經(jīng)過計測流路14向右鉛直流路13流動。
這時，如圖4所示，第1 第6扁平流路32 37中的靠近計測流 路14的流體路中心(中心)39的第3 第4扁平流路34 35內(nèi)的流體38 成為最大流速。
還有，第1 第6扁平流路32 37中的靠近計測流路14的上下 的壁部17、 18的第1、第6扁平流路32、 37內(nèi)的流體38成為最小流 速的可能性高。
并且，第1 第6扁平流路32 37中的第2、第5扁平流路33、 36內(nèi)的流體38成為平均流速的可能性高。
超聲波計測部20在第1 第6扁平流路32 37中相對于沿著積 層方向(即上下方向)的中心39以高度(距離)H向下方偏芯而配置第1送受波器21及第2送受波器22，運算部41與第1送受波器21及第2 送受波器22連接。
第1送受波器21及第2送受波器22相對于中心39以高度H向下 方偏芯，作為一個例子，能與第5扁平流路36對應而配置。
使第1送受波器21及第2送受波器22與第5扁平流路36對應配 置，從而就能由超聲波計測部20計測使流體38以平均流速通過的第5 扁平流路36的流速。
第1送受波器21配置在左側(cè)壁15中的隔著超聲波透過材21A(參 照圖3)而面對第5扁平流路36的部位15A,且在第2送受波器22的 上游側(cè)。
第2送受波器22配置在右側(cè)壁16中的隔著超聲波透過材22A(參 照圖3)而面對第5扁平流路36的部位16A，且在第1送受波器21的 下游側(cè)。
具體而言，如圖3所示，第1送受波器21及第2送受波器22間 的超聲波傳播路24是俯視時斜橫穿第5扁平流路36的流動方向(箭頭 所示的方向)而相對于第5扁平流路36的流動方向設定為角度6的Z 路徑。
還有，對于第1送受波器21及第2送受波器22間的超聲波傳播 路24，傳播距離設定為L。
運算部41，基于聲速C、傳播距離L、超聲波傳播路的角度6、 超聲波從第1送受波器21到達第2送受波器22為止的第1時間Tl、 超聲波從第2送受波器22到達第1送受波器21為止的第2時間T2的 數(shù)據(jù)，基于(1)式 (3)式來運算流體的流速U。
T1=L/(C + Ucos0) …(l) T2=L/(C —Ucos0) …(2) U= L/(2cos0((l/Tl) — (l/T2)) …(3)
其次，基于圖1、圖3及圖4來說明第1實施方式的超聲波式流 體計測裝置IO的作用。
打開圖l表示的流體路ll的隔斷閥31,使流體(氣體)38流入左鉛 直流路12內(nèi)。流入左鉛直流路12內(nèi)的流體38就會流入計測流路14 內(nèi)。流入計測流路14內(nèi)的流體38就會流入圖4表示的第1 第6扁平 流路32 37內(nèi)。
如圖4所示，第1 第6扁平流路32 37中的第2、第5扁平流 路33、 36內(nèi)的流體38成為平均流速的可能性高。
從圖4表示的第l送受波器21向著第2送受波器22發(fā)送超聲波。 超聲波經(jīng)過第5扁平流路內(nèi)的流體38，從第1送受波器21傳播到第2 送受波器22。由運算部41求出超聲波從第1送受波器21傳播到第2 送受波器22的第1超聲波傳播時間Tl。
同樣，從第2送受波器22向著第1送受波器21發(fā)送超聲波。超 聲波經(jīng)過第5扁平流路內(nèi)的流體38，從第2送受波器22傳播到第1送 受波器21。由運算部41求出超聲波從第2送受波器22傳播到第1送 受波器21的第2超聲波傳播時間T2。
基于第l、第2超聲波傳播時間T1、 T2，求出氣體的流速U。
此處，第5扁平流路36內(nèi)的流體成為第1 第6扁平流路32 37 內(nèi)的流體38中的平均流速的可能性高。
這樣，計測在第5扁平流路36內(nèi)流動的流體38的流速，就能測 定流體38的平均流速，就能精度良好地測定流體38的流速。
另外，在本實施方式中，是由左右的鉛直流路12、 13及水平流路 (計測流路)14按大致U字狀形成的流體路11，不過，流體路只要是大 致U字狀即可，不受本實施方式限定。例如，也可以是把本實施方式 旋轉(zhuǎn)90度的構(gòu)成，即由上下的垂直流路及鉛直流路(計測流路)構(gòu)成流 體路。
其次，基于圖5 圖7來說明第2 第4實施方式的超聲波式流體 計測裝置。另外，在圖5 圖7中，為了容易理解超聲波式流體計測裝 置，省略了超聲波透過材21A、 22A。
(第2實施方式)
圖5表示的第2實施方式的超聲波式流體計測裝置50，相對于沿 著積層方向(即上下方向)的中心39以高度(距離)H向下方偏芯，且跨越 第1 第6扁平流路32 37中的，作為一個例子，互相鄰接的第3 第6扁平流路34 37而配置了第1送受波器51及第2送受波器52， 其他構(gòu)成與第1實施方式一樣。
第1送受波器51相對于第1實施方式的第1送受波器21只是形 狀變大這一點不同，具有與第1送受波器21相同的功能。
第2送受波器52相對于第1實施方式的第2送受波器22只是形 狀變大這一點不同，具有與第2送受波器22相同的功能。
根據(jù)第2實施方式的超聲波式流體計測裝置50，跨越互相鄰接的
第3 第6扁平流路34 37而配置第1送受波器51及第2送受波器 52，從而可計測通過第3 第6扁平流路34 37的流體38，能計測接
近平均流速的值。
(第3實施方式)
圖6表示的第3實施方式的超聲波式流體計測裝置60，相對于沿 著積層方向(即上下方向)的中心39以高度(距離)H向下方偏芯，且與第 1 第6扁平流路32 37中的使流體38以最高流速通過的第3、第4 扁平流路34、 35及使流體38以最低流速通過的第1、第6扁平流路 32、 37中的一方以外的扁平流路，例如，第5 第6扁平流路36 37 扁平流路對應而配置了第1送受波器61及第2送受波器62，其他構(gòu)成 與第l實施方式一樣。
第1送受波器61相對于第1實施方式的第1送受波器21只是形 狀變大這一點不同，具有與第1送受波器21相同的功能。
第2送受波器62相對于第1實施方式的第2送受波器22只是形 狀變大這一點不同，具有與第2送受波器22相同的功能。
根據(jù)第3實施方式的超聲波式流體計測裝置60，在靠近中央的扁 平流路(第3、第4扁平流路34、 35)之外的扁平流路中的最高流速的扁 平流路34、 35及最低流速的扁平流路32、 37的一方之外的第5 第6 扁平流路36 37中配置了第1送受波器61及第2送受波器62，從而 能由第1送受波器61及第2送受波器62計測接近平均流速的值。
(第4實施方式)
圖7表示的第4實施方式的超聲波式流體計測裝置70，與作為第 1 第6扁平流路32 37中的使流體38以最高流速通過的第3、第4 扁平流路34、 35及使流體38以最低流速通過的第1、第6扁平流路 32、 37中的一方以外的扁平流路的例如第3 第5扁平流路34 36對 應而配置了第1送受波器71及第2送受波器72，其他構(gòu)成與第1實施 方式一樣。
第1送受波器71相對于第1實施方式的第1送受波器21只是形 狀變大這一點不同，具有與第1送受波器21相詞的功能。
第2送受波器72相對于第1實施方式的第2送受波器22只是形 狀變大這一點不同，具有與第2送受波器22相同的功能。
根據(jù)第4實施方式的超聲波式流體計測裝置70，在最高流速的扁 平流路34、 35及最低流速的扁平流路32、 37的一方之外的第3 第5 扁平流路34 36中配置第1送受波器71及第2送受波器72，從而能 由第1送受波器71及第2送受波器72計測接近平均流速的值。
另外，在上述實施方式中，說明了使第1送受波器21及第2送受 波器22間的超聲波傳播路24與Z路徑對應的例子，不過，不限于此， 對于超聲波傳播路24，也可以在計測流路14中的相同側(cè)的側(cè)壁15或 側(cè)壁16上配置一對送受波器21、 22，使對向的計測流路14的側(cè)壁面 對超聲波反射1次(V路徑或V法)或2次(W路徑或W法)來測定超聲 波的傳播時間。還有，也可以采用使一對送受波器21、 22相對于流動 不具有角度，即大致與流動平行地發(fā)送接收超聲波的送受波器配置圖 形(I路徑或I法)。
還有，上述實施方式中例示的流體路11及計測流路14等的形狀、 構(gòu)成不受此限定，而是可以適當?shù)刈兏?br> 工業(yè)實用性
本實用新型適用于計測在計測流路內(nèi)流動的流體的平均流速的超 聲波式流體計測裝置。
權(quán)利要求1.一種超聲波式流體計測裝置，具備按斷面矩形的方筒狀形成的計測流路；第1送受波器及第2送受波器設置在上述計測流路中的超聲波計測部；以及相對于連接上述第1送受波器及上述第2送受波器的超聲波傳播路大致平行地收納在上述計測流路中的多個分隔板，由上述各分隔板在上述計測流路內(nèi)積層形成多個扁平流路，其特征在于，上述第1送受波器及上述第2送受波器配置成由上述超聲波計測部計測上述各扁平流路中的相對于沿著積層方向的中心偏芯了的扁平流路的流速，配置成跨越上述扁平流路中的互相鄰接的多個扁平流路。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的超聲波式流體計測裝置，其特征在于，與上述各扁平流路中的使上述流體以平均流速通過的扁平流路對應而配置了上述第1送受波器及上述第2送受波器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的超聲波式流體計測裝置，其特征在于， 與上述扁平流路中的使上述流體以最高流速通過的扁平流路及使上述 流體以最低流速通過的扁平流路中的一方以外的扁平流路對應而配置 了上述第1送受波器及上述第2送受波器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的超聲波式流體計測裝置，其特征在于， 連接上述第1送受波器及上述第2送受波器的上述超聲波傳播路相對 于上述計測流路的流動具有角度。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的超聲波式流體計測裝置，其特征在于， 上述第1送受波器及上述第2送受波器配置在上述計測流路中的相同 側(cè)的側(cè)壁上，使對向的上述計測流路的側(cè)壁面反射超聲波而測定超聲 波的傳播時間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波式流體計測裝置，其特征在于， 連接上述第1送受波器及上述第2送受波器的上述超聲波傳播路相對 于上述計測流路的流動大致平行。
專利摘要一種能提高計測精度的超聲波式流體計測裝置。超聲波式流體計測裝置(10)具備第1送受波器(21)及第2送受波器(22)設置在計測流路(14)中的超聲波計測部(20)；以及相對于連接第1送受波器(21)及第2送受波器(22)的超聲波傳播路(24)大致平行的第1～第5分隔板(25～29)，由各分隔板(25～29)在計測流路(14)內(nèi)積層形成第1～第6扁平流路(32～37)。該超聲波式流體計測裝置(10)把第1送受波器(21)及第2送受波器(22)配置成由超聲波計測部(20)計測各扁平流路(32～37)中的相對于沿著積層方向的中心偏芯了的扁平流路的流速。
文檔編號G01F1/66GK201007720SQ20072000141
公開日2008年1月16日 申請日期2007年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月20日
發(fā)明者中林裕治, 巖永茂 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社