流量測(cè)量裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種流量測(cè)量裝置，其能夠減小因超聲波振動(dòng)器的安裝位置的偏差對(duì)測(cè)量特性的影響。在該流量測(cè)量裝置中，多張整流板（5）以將流體流動(dòng)的多層流路部（3）的內(nèi)部分隔為奇數(shù)層的方式進(jìn)行設(shè)置，用于對(duì)多層流路部（3）內(nèi)部流動(dòng)的氣體的流速進(jìn)行檢測(cè)的一對(duì)超聲波傳感器以?shī)A持多張整流板（5）的狀態(tài)對(duì)向配置，且超聲波傳感器的中心與由整流板（5）分隔的所有層中的中央層對(duì)置，并被設(shè)置為與由整流板（5）分隔的所有層對(duì)置的大小。
【專利說(shuō)明】流量測(cè)量裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種流量測(cè)量裝置，特別是涉及一種具備:流體流動(dòng)的流路；相互隔開(kāi)間隔配置，將上述流路內(nèi)部分隔的多張整流板；和在相互之間定位有上述多張整流板的狀態(tài)下對(duì)向配置，用于檢測(cè)上述流路內(nèi)流動(dòng)的流體的流速的一對(duì)超聲波振動(dòng)器的流量
測(cè)量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，提出有在氣體流量計(jì)的流路內(nèi)設(shè)置相互疊層以將該流路內(nèi)部分隔的多張整流板，利用超聲波傳感器測(cè)量由整流板整過(guò)流的氣體的流速的氣體流量計(jì)(例如，專利文獻(xiàn)I?3)。專利文獻(xiàn)I所述的氣體流量計(jì)由整流板將流路內(nèi)部分隔為5層，且僅在其中央層配置與其對(duì)置的超聲波傳感器。即，使用直徑比中央層的高度小的傳感器作為超聲波傳感器。
[0003]盡管通過(guò)設(shè)置上述整流板能夠使疊層方向的流速分布與未設(shè)置整流板時(shí)相比更平緩，但未完全實(shí)現(xiàn)平緩。因此，在如專利文獻(xiàn)I所用的超聲波傳感器所示的僅能夠測(cè)量中央層的小型傳感器的情況下，有可能由于其超聲波傳感器在疊層方向的安裝位置的偏差導(dǎo)致不同產(chǎn)品之間的性能差異。
[0004]另外，專利文獻(xiàn)2、3中，采用由整流板分隔為兩層或四層，以與所有層對(duì)置的方式配置超聲波傳感器，由此對(duì)流路整體進(jìn)行測(cè)量，從而抑制了不同產(chǎn)品之間的性能差異，但是還存在如下的問(wèn)題。即，如圖7所示，專利文獻(xiàn)2所述的氣體流量計(jì)由于通過(guò)整流板100?102被分隔為偶數(shù)層，因此導(dǎo)致超聲波傳感器201、202的中心與中央的整流板101對(duì)置。
[0005]超聲波傳感器201、202的輸出特性是中心最大、離中心越遠(yuǎn)則越小。因此，如果超聲波傳感器201、202的中心與整流板101對(duì)置，就會(huì)因從輸出功率較高的中心發(fā)射的超聲波碰到整流板101而出現(xiàn)容易妨礙超聲波的傳播的問(wèn)題。
[0006]另外，整流板101上方的層和其下方的層的流速特性不同。在圖7 (B)所示的例子中，整流板101上方的層的流速大于整流板101下方的層的流速。因此還存在著由于超聲波傳感器201、202的安裝位置的偏差，使得超聲波傳感器201、202的中心不是位于中央的整流板101的上側(cè)就是位于其下側(cè)，以致測(cè)量特性變化較大的問(wèn)題。由于專利文獻(xiàn)3也是通過(guò)整流板分隔為兩層(偶數(shù)層)，因此存在同樣的問(wèn)題。
[0007]而且還有希望將用于小型(1.6?6號(hào))氣體流量計(jì)的小型超聲波傳感器用于能夠測(cè)量大流量的大型氣體流量計(jì)，從而使超聲波傳感器能夠通用于小型氣體流量計(jì)和大型氣體流量計(jì)的課題。
[0008]在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0009]專利文獻(xiàn)
[0010]專利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)2005-30795號(hào)公報(bào)
[0011]專利文獻(xiàn)2:日本特開(kāi)2005-283565號(hào)公報(bào)
[0012]專利文獻(xiàn)3:日本特開(kāi)2010-117201號(hào)公報(bào)實(shí)用新型內(nèi)容
[0013]實(shí)用新型要解決的課題
[0014]因此，本實(shí)用新型的課題在于提供一種能夠減小超聲波振動(dòng)器的安裝位置的偏差對(duì)測(cè)量特性的影響的流量測(cè)量裝置。
[0015]解決課題的手段
[0016]用于解決上述課題的技術(shù)方案I涉及一種流量測(cè)量裝置，具有:流體流動(dòng)的流路；相互隔開(kāi)間隔配置，將上述流路內(nèi)部分隔的多張整流板；和用于檢測(cè)上述流路內(nèi)流動(dòng)的流體的流速的一對(duì)超聲波振動(dòng)器，該一對(duì)超聲波振動(dòng)器在相互之間定位有上述多張整流板的狀態(tài)下對(duì)向配置，其特征在于，上述多張整流板以將上述流路內(nèi)部分隔為奇數(shù)層的方式進(jìn)行設(shè)置，上述超聲波振動(dòng)器的中心與由上述整流板分隔而成的中央層對(duì)置，并且，上述超聲波振動(dòng)器被設(shè)置為與由上述整流板分隔而成的多個(gè)層對(duì)置的大小。
[0017]技術(shù)方案2的實(shí)用新型的特征在于，在技術(shù)方案I所述的流量測(cè)量裝置中，上述多張整流板以將上述流路內(nèi)部分隔為7層的方式進(jìn)行設(shè)置。
[0018]技術(shù)方案3的實(shí)用新型的特征在于，在技術(shù)方案I或2所述的流量測(cè)量裝置中，上述多張整流板的層間隔為2.0mm?2.4_。
[0019]技術(shù)方案4的實(shí)用新型的特征在于，在技術(shù)方案I?3中任一項(xiàng)所述的流量測(cè)量裝置中，上述流路的流路寬度a與層間隔c的寬高比為15?20。
[0020]技術(shù)方案5的實(shí)用新型的特征在于，在技術(shù)方案I?4中任一項(xiàng)所述的流量測(cè)量裝置中，上述一對(duì)超聲波振動(dòng)器的對(duì)置方向與流體流動(dòng)方向所成夾角被設(shè)為40度?50度。
[0021]實(shí)用新型的效果
[0022]如上所述，根據(jù)技術(shù)方案1、2所述的實(shí)用新型，多張整流板以將流路內(nèi)部分隔為奇數(shù)層的方式進(jìn)行設(shè)置，超聲波振動(dòng)器的中心與由整流板分隔而成的中央層對(duì)置，并且，該超聲波振動(dòng)器被設(shè)置為與由整流板分隔而成的所有層對(duì)置的大小。因此，在使用超聲波振動(dòng)器對(duì)流路整體進(jìn)行測(cè)量時(shí)，超聲波振動(dòng)器的中心不會(huì)與整流板對(duì)置，即使超聲波振動(dòng)器的安裝位置存在偏差，其中心也將與中央層對(duì)置，因此能夠減小超聲波振動(dòng)器的安裝位置的偏差對(duì)測(cè)量特性的影響。
[0023]根據(jù)技術(shù)方案3?5所述的實(shí)用新型，能夠使用1.6?6號(hào)氣體流量計(jì)用小型超聲波振動(dòng)器測(cè)量最高達(dá)到32m3/h的流量。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1是作為本實(shí)用新型的流量測(cè)量裝置的氣體流量計(jì)的一個(gè)實(shí)施方式的剖面示意圖。
[0025]圖2是圖1所示的多層流路部的立體圖。
[0026]圖3是沿圖2的A-A線的剖視圖。
[0027]圖4 (A)和圖4 (B)分別是本實(shí)用新型的氣體流量計(jì)所用的整流板和超聲波傳感器的立體圖和剖視圖。
[0028]圖5是將截面積設(shè)為定值而改變寬高比時(shí)的圖1所示的氣體流量計(jì)的壓力損失的測(cè)量結(jié)果的曲線圖。[0029]圖6是將截面積設(shè)為定值而改變寬高比時(shí)的圖1所示的氣體流量計(jì)的增益的測(cè)量結(jié)果的曲線圖。
[0030]圖7 (A)和圖7 (B)分別為現(xiàn)有的氣體流量計(jì)所用的整流板和超聲波傳感器的立體圖和剖視圖。
[0031]符號(hào)說(shuō)明
[0032]I 氣體流量計(jì)(流量測(cè)量裝置)
[0033]3 多層流路部(流路)
[0034]5 整流板
[0035]41超聲波傳感器
[0036]42超聲波傳感器
【具體實(shí)施方式】
[0037]以下，參照?qǐng)D1?圖4對(duì)作為本實(shí)用新型的流量測(cè)量裝置的氣體流量計(jì)的一個(gè)實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。如圖1所示，氣體流量計(jì)I具有:氣體流路2、作為流路的多層流路部3和作為超聲波振動(dòng)器的超聲波傳感器41、42。上述氣體流路2呈U形，包括入口流路部21、出口流路部22和測(cè)量流路部23。
[0038]入口流路部21沿垂直方向Yl設(shè)置，在其上側(cè)端部設(shè)置有使氣體(流體)流入的氣體流入口 21a。出口流路部22沿垂直方向Yl設(shè)置，在其上側(cè)端部設(shè)置有使氣體流出的氣體流出口 22a。測(cè)量流路部23沿水平方向設(shè)置，將入口流路部21和出口流路部22的側(cè)壁之間連通。在該測(cè)量流路部23內(nèi)，配置有多層流路部3。
[0039]如圖2以及圖3所示，多層流路部3為方筒狀流路。在該多層流路部3內(nèi)，設(shè)置有將內(nèi)部分隔并相互隔開(kāi)間隔地配置的六張整流板5。這六張整流板5在與氣體流動(dòng)方向Y2垂直的方向相互隔開(kāi)間隔地配置。并且，通過(guò)這六張整流板5將多層流路部3內(nèi)部分隔成七層(奇數(shù)層)。由整流板5分隔的各層的高度彼此相同。
[0040]另外，多層流路部3設(shè)置有一對(duì)測(cè)量窗31、32。一對(duì)測(cè)量窗31、32分別設(shè)置在多層流路部3的相互對(duì)置的一對(duì)側(cè)壁33、34上。一對(duì)測(cè)量窗31、32沿著與多層流路部3的氣體流動(dòng)方向Y2傾斜相交的方向設(shè)在相互對(duì)置的位置。
[0041]上述超聲波傳感器41、42是檢測(cè)多層流路部3中流動(dòng)的氣體的流速的傳感器。超聲波傳感器41、42安裝在設(shè)置于測(cè)量流路部23的一對(duì)安裝部24、25上。一對(duì)安裝部24、25沿著與氣體流動(dòng)方向Y2傾斜相交的方向從測(cè)量流路部23的側(cè)壁突出。并且，安裝部24與設(shè)置在多層流路部3的測(cè)量窗31連通，安裝部25與設(shè)置在多層流路部3的測(cè)量窗32連通。
[0042]當(dāng)將超聲波傳感器41、42安裝于上述安裝部24、25之后，則一對(duì)超聲波傳感器41、42沿著與多層流路部3的氣體流動(dòng)方向Y2傾斜相交的方向?qū)χ?。并且，一?duì)超聲波傳感器41、42夾持著多層流路部3的相互對(duì)置的一對(duì)側(cè)壁33、34。由此，一對(duì)超聲波傳感器41、42就能夠通過(guò)測(cè)量窗31、32在多層流路部3內(nèi)發(fā)送和接收超聲波。另外，上述超聲波傳感器41、42的中心與由整流板5分隔而成的中央層對(duì)置，且被設(shè)置為與由整流板5分隔的多個(gè)層(本實(shí)施方式中約為4.5層)對(duì)置的大小。
[0043]接著，參照?qǐng)D4說(shuō)明本實(shí)用新型的氣體流量計(jì)的效果。需要說(shuō)明的是，在圖4中，為簡(jiǎn)化圖面，設(shè)置了兩張整流板5，為將多層流路部3內(nèi)部分隔為三層時(shí)的整流板5和超聲波傳感器41、42的立體圖。根據(jù)上述實(shí)施方式，多張整流板5將多層流路部3內(nèi)部分隔為奇數(shù)層，超聲波傳感器41、42的中心與由整流板5分隔而成的中央層對(duì)置，且被設(shè)置為與由整流板5分隔的多個(gè)層對(duì)置的大小。
[0044]因此，如圖4所示，當(dāng)使用超聲波傳感器41、42對(duì)流路整體進(jìn)行測(cè)量時(shí)，超聲波傳感器41、42的中心不與整流板5對(duì)置。由于超聲波傳感器41、42的輸出特性是中心最大，且呈放射狀輸出，因此未直接傳播的超聲波一邊被反射一邊被傳播至對(duì)置的超聲波傳感器41、42。通過(guò)由整流板5分隔為奇數(shù)層，能夠確保超聲波傳感器41、42的信號(hào)強(qiáng)度。另外，SP使超聲波傳感器41、42的安裝位置存在偏差，由于該超聲波傳感器的中心與中央層對(duì)置，因此能夠減小超聲波傳感器41、42的安裝位置的偏差對(duì)測(cè)量特性的影響。
[0045]然而，如“【背景技術(shù)】”中所述，還希望將用于小型(1.6?6號(hào))氣體流量計(jì)的直徑為IOmm的小型超聲波傳感器41、42用于大型氣體流量計(jì)，從而使超聲波傳感器41、42在小型氣體流量計(jì)和大型氣體流量計(jì)中通用。如果希望以流路截面積較小的小型氣體流量計(jì)對(duì)大流量進(jìn)行測(cè)量，則不能滿足計(jì)量方法所決定的壓力損失。為此，大流量測(cè)量用大型氣體流量計(jì)需要比小型氣體流量計(jì)更大的流路截面積。
[0046]因此，為了能夠以小型超聲波傳感器41、42測(cè)量直至較大流量(32m3/h)，在本實(shí)施方式中，將多層流路部3的流路寬度設(shè)為a=40mm、流路高度設(shè)為b=15.4mm、層間隔設(shè)為c=2.2mm、層數(shù)設(shè)為7層。其中，層間隔c不限于2.2mm,優(yōu)選為2.0mm?2.4mm。另外,流路寬度a:層間隔c的寬高比為18。其中，寬高比不限于18，優(yōu)選為15?20。
[0047]接著，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)人將足以確認(rèn)上述效果的、根據(jù)要求的流量測(cè)量范圍計(jì)算出多層流路部3的截面積，在大致維持計(jì)算出的截面積的狀態(tài)下，改變寬高比時(shí)的圖1所示的氣體流量計(jì)I的壓力損失、增益(超聲波信號(hào)的惡化)的測(cè)量結(jié)果示于圖5以及圖6。如圖5所示，可知存在著隨著寬高比的減小(即，隨著層間隔c的增大)能夠減小壓力損失的趨勢(shì)，寬高比為15?20時(shí)，能夠?qū)⒃搲毫p失抑制在25 [Pa]以下。
[0048]另外，如圖6所示，可知存在著隨著寬高比的減小(即，隨著層間隔c的增大)能夠減少增益(減少信號(hào)惡化)的趨勢(shì)，寬高比為15?20時(shí)，能夠?qū)⒃撛鲆嬉种圃?0以下。設(shè)計(jì)人推斷，這是由于一旦增大流路寬度a，超聲波傳感器41、42之間的距離就將增大、信號(hào)強(qiáng)度就會(huì)降低，以致容易受到噪聲的影響。但另一方面，由于超聲波傳感器41、42之間的距離增加，與流量測(cè)量相關(guān)的傳送時(shí)間增大，使分辨率得到提高。
[0049]另外，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)人根據(jù)要求的流量測(cè)量范圍計(jì)算出多層流路部3的截面積，在大致維持計(jì)算出的截面積的狀態(tài)下，對(duì)寬高比變化時(shí)的測(cè)量流量的偏差進(jìn)行了測(cè)量。由其結(jié)果可知:隨著寬高比的增大(即，隨著層間隔c的減小)，能夠抑制測(cè)量流量的偏差。設(shè)計(jì)人推斷，這是因?yàn)楫?dāng)多層流路部3的流路高度b (圖2)增大時(shí)，則由整流板5所分隔的各層的高度變大，層內(nèi)的流路分布很難達(dá)到均衡。另外，設(shè)計(jì)人推斷，還因?yàn)楦鲗拥牧魉俜植嫉牟町愖兇螅菀桩a(chǎn)生測(cè)量誤差。
[0050]因此，盡管為了減少壓力損失和增益，寬高比最好較小，但是如果寬高比過(guò)小，測(cè)量流量的偏差增大。如上所述，當(dāng)寬高比設(shè)為15?20、層間隔c設(shè)為2.0mm?2.4mm時(shí)，能夠均衡地將壓力損失、增益、測(cè)量流量的偏差抑制為較小，能夠使用小型超聲波傳感器41、42對(duì)大流量進(jìn)行測(cè)量。[0051]另外，盡管如圖3所示，在小型氣體流量計(jì)中將一方的超聲波傳感器41、42的對(duì)置方向Y3與流動(dòng)方向Y2所成夾角Θ (下文稱作安裝角度Θ )設(shè)為40度，但在本實(shí)施方式中設(shè)為45度，縮小了超聲波傳感器41、42之間的距離。
[0052]超聲波氣體流量計(jì)I中，為了進(jìn)行穩(wěn)定的流量測(cè)量，需要一定值以上的超聲波信號(hào)強(qiáng)度。大型氣體流量計(jì)為了減少成本，需要與小型氣體流量計(jì)通用地使用相同的測(cè)量1C、超聲波傳感器41、42。
[0053]為使大型氣體流量計(jì)既能將壓力損失保持為一定范圍內(nèi)、又能測(cè)量大流量，需要擴(kuò)大流路截面積，但如果只是如上所述地增大多層流路部3的流路高度b，則層內(nèi)的流動(dòng)容易紊亂、難以均勻。另外，基于超聲波測(cè)量的原理，在三維流動(dòng)的情況下容易產(chǎn)生誤差。
[0054]為此采用了擴(kuò)大多層流路部3的流路寬度a的手段。這樣，就如上所述地增加了超聲波傳感器41、42的間隔，在與小型氣體流量計(jì)相同的增益(放大率)的情況下，信號(hào)強(qiáng)度變?nèi)?，并且測(cè)量精度下降。盡管測(cè)量IC的增益(放大率)越高越好，但由于這樣會(huì)接近檢測(cè)出增益誤差的閾值，因此會(huì)變得較難檢測(cè)出增益誤差。為此嘗試了將安裝角度Θ設(shè)為比以往更大、縮短超聲波傳感器41、42的間隔、提高信號(hào)強(qiáng)度。盡管安裝角度Θ越接近90度，越能縮短超聲波傳感器41、42的間隔、也越能提升信號(hào)強(qiáng)度，但反之也會(huì)縮短超聲波測(cè)量的上升下降的傳播時(shí)間差，測(cè)量精度變差。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果可知，安裝角度Θ為45度時(shí)最優(yōu)，優(yōu)選為40度?50度。通過(guò)將安裝角度Θ設(shè)置在40度?50度的范圍，就能夠在不致使測(cè)量精度惡化的狀態(tài)下將增益(放大率)設(shè)為適當(dāng)值。
[0055]通過(guò)采用上述結(jié)構(gòu)，就能夠使用1.6?6號(hào)氣體流量計(jì)所用的直徑為IOmm的小型超聲波傳感器41、42測(cè)量高達(dá)32m3/h (10號(hào)、16號(hào))的流量。
[0056]此外，盡管在上述實(shí)施方式中使用六塊整流板5將多層流路部3分隔為七層，但本實(shí)用新型不限于此。整流板5只要是能夠?qū)⒍鄬恿髀凡?分隔為奇數(shù)層即可，例如也可以設(shè)置為分隔成五層等其它的奇數(shù)層。
[0057]另外，上述實(shí)施方式中，將多層流路部3設(shè)定為:流路寬度a=40mm、流路高度b=15.4mm、安裝角度Θ =45度，但本實(shí)用新型并不限于此。如果沒(méi)有將用于小型氣體流量計(jì)的小型超聲波傳感器41、42用于大型氣體流量計(jì)的需求，作為多層流路部3的尺寸，也就無(wú)需限定為上述實(shí)施方式，安裝角度Θ也就不限于45度。
[0058]另外，上述實(shí)施方式只不過(guò)是本實(shí)用新型的代表性實(shí)施方式，本實(shí)用新型并不限于上述實(shí)施方式。即，在不脫離本實(shí)用新型的要旨的范圍內(nèi)能夠進(jìn)行各種變形。
【權(quán)利要求】
1.一種流量測(cè)量裝置，具有: 流體流動(dòng)的流路； 相互隔開(kāi)間隔配置，以將所述流路的內(nèi)部分隔成多層的多張整流板；和對(duì)向配置的一對(duì)超聲波振動(dòng)器，所述一對(duì)超聲波振動(dòng)器用于檢測(cè)所述流路內(nèi)流動(dòng)的流體的流速，所述多張整流板定位于所述一對(duì)超聲波振動(dòng)器相互之間， 其特征在于， 所述多張整流板以將所述流路的內(nèi)部分隔為奇數(shù)層的方式進(jìn)行設(shè)置， 所述超聲波振動(dòng)器的中心與由所述整流板分隔的所述奇數(shù)層中的中央層對(duì)置，并且所述超聲波振動(dòng)器被設(shè)置為與由所述整流板分隔而成的多層對(duì)置的大小。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流量測(cè)量裝置，其特征在于， 所述多張整流板將所述流路的內(nèi)部分隔為7層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流量測(cè)量裝置，其特征在于， 所述多張整流板之間的層間隔為2.0mm?2.4mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的流量測(cè)量裝置，其特征在于， 所述多張整流板之間的層間隔為2.0mm?2.4mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1?4中任一項(xiàng)所述的流量測(cè)量裝置，其特征在于， 所述流路的流路寬度a與層間隔c的寬高比為15?20。
6.根據(jù)權(quán)利要求1?4中任一項(xiàng)所述的流量測(cè)量裝置，其特征在于， 所述一對(duì)超聲波振動(dòng)器的對(duì)置方向與流體流動(dòng)方向所成夾角設(shè)置為40度?50度。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的流量測(cè)量裝置，其特征在于， 所述一對(duì)超聲波振動(dòng)器的對(duì)置方向與流體流動(dòng)方向所成夾角設(shè)置為40度?50度。
【文檔編號(hào)】G01F1/66GK203657854SQ201320557410
【公開(kāi)日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2013年9月9日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月7日
【發(fā)明者】牛嶋一博 申請(qǐng)人:矢崎能源系統(tǒng)公司