JP3079336B2 - 超音波流量計 - Google Patents

超音波流量計

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JP3079336B2 JP04213640A JP21364092A JP3079336B2 JP 3079336 B2 JP3079336 B2 JP 3079336B2 JP 04213640 A JP04213640 A JP 04213640A JP 21364092 A JP21364092 A JP 21364092A JP 3079336 B2 JP3079336 B2 JP 3079336B2
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博史 吉倉
豊 稲田
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トキコ株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、超音波を利用して管路
内の流体の流量を計測する超音波流量計の改良に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】超音波流量計は、超音波信号を管路内に
発信して管路内の流体中を伝播させ、流体の流れによる
超音波信号の変調を検出することにより、管路内の流体
の流量を計測するものである。
【0003】超音波を用いた流量計としては、例えば、
管路内に渦発生体を設け、管路内の流体の流れにより渦
発生体の下流側に生成されるカルマン渦を超音波を用い
て検出することによって管路内の流体の流量を計測する
渦流量計が知られている。
【0004】また、特に、超純水、食品、薬品等のクリ
ーン流体や腐食性の流体の流量の計測を目的として管路
の内面の接流体部に化学的に安定な物質(例えばポリフ
ロロアルキルビニル樹脂(PFA)、ポリテトラフロオ
ロエチレン樹脂(PTFE)等のフッ素樹脂)からなる
ライニング層を形成した超音波流量計がある。
【0005】従来のこの種の超音波流量計は、例えば図
7および図8に示すように、管路1の内面の接流体部に
ライニング層2が形成されている。管路1の側壁には、
その径方向に貫通する一対の取付孔3および4が設けら
れており、取付孔3,4には、それぞれ超音波発信器5
および超音波受信器6が嵌合されている。超音波発信器
5および超音波受信器6は、それぞれその先端の発信部
5aおよび受信部6aが接合材7,8を介してライニング層
2に密着されている。
【0006】また、管路1内の流体あるいは外部からの
熱による膨張および管路1内を流体が流れる際に発生す
る振動、圧力変動等によりライニング層2が管路1から
剥離するのを防止するために、円筒状のパンチングメタ
ル等の補強板9をライニング層2の内部に埋込んだもの
がある。なお、補強板9には、超音波信号の伝播を妨げ
ないように超音波発信器5および超音波受信器6に臨む
部位に切欠9a,9bが設けられている。
【0007】この構成により、超音波発信器5および超
音波受信器6は、接合材7,8およびライニング層2を
介して超音波信号の発信、受信を行う。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ところで、超音波は、
音響インピーダンスの著しく異なるものどうしの境界で
は透過率が極端に低くなる。そこで、上記従来例では、
超音波発信器5および超音波受信器6とライニング層2
との間に空気等の音響インピーダンスの著しく異なるも
のが侵入しないように、発信部5aおよび受信部6aとライ
ニング層2との間に接合材7,8をはさんで超音波発信
器5および超音波受信器6をライニング層2に押圧接合
させ、超音波の透過効率が低下しないようにしている。
【0009】このため、ライニング層2の接合材7,8
の当接部には、常に超音波発信器5および超音波受信器
6からの押圧力が作用している。また、管路1、超音波
発信器5および超音波受信器6とライニング層2とは熱
膨張率が異なる。よって、温度変化により前記押圧力が
大きくなり強度の小さいライニング層2が変形してしま
う虞があるという問題がある。
【0010】本発明は、上記の点に鑑みてなされたもの
であり、ライニング層の超音波発信器および超音波受信
器の装着部の変形を防止するようにした超音波流量計を
提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するために、内周面にライニング層が形成された管
路と、該管路の側壁に設けられた取付孔と、該取付孔に
装着された超音波発信器および超音波受信器とを備えて
なり、前記超音波発信器から発信され管路内の流体中を
伝播した超音波信号を前記超音波受信器で受信し、前記
超音波信号の前記流体の流れによる変調を検出すること
により前記管路内の流体の流量を計測する超音波流量計
において、前記取付孔に挿通され、一側が前記ライニン
グ層に係合され他側が前記管路に係合される補強部材を
設けたことを特徴とする。
【0012】
【作用】このように構成したことにより、超音波発信器
および超音波受信器付近のライニング層は、補強部材に
より管路に連結されて補強されるので、ライニング層が
変形したりハウジングから剥離したりしにくくなる。
【0013】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。なお、本実施例は、図7および図8に示す
従来例に対して超音波送受信器の装着部のみが異なるの
で、以下、前記従来例と同様の部材には同一の番号を付
し異なる部分についてのみ詳細に説明する。
【0014】第1実施例について図1ないし図4を用い
て説明する。図1および図2に示すように、管路1の取
付孔3,4には、開口部の外周側にフランジ部10a ,11
a が形成された有底筒状の補強部材10,11が嵌合されて
おり、補強部材10,11の底部10b ,11b には、超音波透
過用の孔12,13が設けられている。補強部材10,11は、
フランジ部10a ,11a が管路1の外周面に係合して管路
1に固定されると共に、底部10b ,11b 側がライニング
層2内に埋込まれてライニング層2に固定されている。
また、図3に示すように、補強部材10,11の側壁には複
数の孔14,15が設けられており、孔14,15にライニング
層2を構成する樹脂が流れ込むことにより補強部材10,
11が固定されるようになっている。
【0015】補強部材10,11には、それぞれ超音波発信
器5と超音波受信器6とが嵌合されている。そして、超
音波発信器5および超音波受信器6の発信部5aおよび受
信部6aと補強部材10および11内に形成されたライニング
層2aおよび2bとの間に接合材7,8をはさんで超音波発
信器5および超音波受信器6はライニング層2に押圧接
合されている。
【0016】以上のように構成した第1実施例の作用に
ついて次に説明する。補強部材10および11の管路1への
装着は、先ず、管路1の取付孔3,4に補強部材10,11
を嵌合し、管路1内に補強板9を嵌合しておき、次に、
管路1の各部に所定形状の金型を装着し、ライニング層
2の形成を行うことにより、補強板9と共に底部10b,1
1b 側がライニング層2内に埋込まれた状態で固定され
る。さらに、このとき、補強部材10,11の側壁に設けら
れた複数の孔14,15に樹脂が流れ込んで補強部材10,11
が管路1に固定される。
【0017】超音波発信器5と超音波受信器6の発信部
5aおよび受信部6aは接合材7,8を介してライニング層
2a,2bに押圧接合されているが、ライニング層2の超音
波発信器5および超音波受信器6の装着部は補強部材1
0,11により補強されており、また、前記押圧力は、管
路1に固定された補強部材10,11の底部10b ,11b で受
け、超音波発信器5と超音波受信器6とは補強部材10,
11に保持されるので、この押圧力によってライニング層
2が変形することがない。
【0018】また、超音波発信器5および超音波受信器
6は、接合材7,8およびライニング層2を介し、補強
部材10,11の底部の孔12,13をとおして超音波信号の送
受信を行う。
【0019】第2実施例について図5を用いて説明す
る。第2実施例において、超音波送受信器の装着は同様
の構成によって行われるので発信器側のみを図示して説
明する。
【0020】図5に示すように、管路1の取付孔3に
は、一端に大径フランジ部16a が形成され他端に小径フ
ランジ部16b が形成された筒状の補強部材16が挿通され
ており、大径フランジ部16a がライニング層2内に埋込
まれてライニング層2に固定されいる。補強部材16の小
径フランジ部16b には、リング状のフランジ17が溶接等
により固着されており、フランジ17が管路1の外周面に
係合して管路1に固定されている。
【0021】補強部材16には、超音波発信器5が挿通さ
れ、発信部5aを補強部材16内のライニング層2に押圧密
着させた状態でボルト18により管路1に取付けられてい
る。
【0022】なお、図5中、19は超音波発信子、20は超
音波発信回路、21はシール部材である。
【0023】以上のように構成した第2実施例の作用に
ついて説明する。補強部材16の管路1およびライニング
層2への装着は、先ず、管路1の取付孔3に補強部材16
を挿通しておき、次に、管路1の各部に所定形状の金型
(図示せず)を装着し、ライニング層2の形成を行うこ
とにより、大径フランジ部16a がライニング層2内に埋
込まれた状態で固定され、その後、小径フランジ部16b
にフランジ17を溶接等により固着しフランジ17を管路1
の外周面に当接させて固定することによって行う。
【0024】超音波発信器5は、その発信部5aがライニ
ング層2に押圧密着させた状態で固定されているが、ラ
イニング層2の発信部5aの装着部は、補強部材16および
フランジ17により管路1に機械的に連結されて補強され
ているので発信部5aからの押圧力によりライニング層2
が変形したり管路1から剥離したりすることがない。
【0025】第3実施例について図6を用いて説明す
る。なお、第3実施例において、超音波送受信器の装着
は同様の構成によって行われるので発信器側のみを図示
して説明する。
【0026】図6に示すように、ライニング層2には、
管路1の取付孔3に連通する取付孔22が設けられてい
る。取付孔3および取付孔22には、超音波発信器23が嵌
挿されている。
【0027】超音波発信器23は、超音波の透過特性に優
れ、かつ、被計測流体に対して化学的に安定なPEEK
(ポリ・エーテル・エーテル・ケトン)樹脂等で作られ
た円筒状の補強部材としてのホルダ24が外装されてお
り、ホルダ24の一端側には、ライニング層2の内周面に
当接するフランジ部25が形成され、他端側には保持部材
として管路1の外周面に当接するナット26が螺着されて
管路1に固定されている。ここで、ホルダ24の他端側に
は、ナット26の代わりに管路1の外周面に当接する他の
保持部材を取付けるようにしてもよい。この場合、望ま
しくはフランジ部25がライニング層2に押圧された状態
でホルダ24に保持部材が取付けられるようにするとよ
い。なお、図6中、27は超音波発信子、28はシール部材
である。
【0028】以上のように構成した第3実施例の作用に
ついて次に説明する。超音波発信器23は、そのホルダ24
を取付孔3および取付孔22に挿通して、一端側のフラン
ジ部25と他端側に螺着されたナット26とで管路1の側壁
とライニング層2とをはさみつけることによって固定さ
れているので、ホルダ24が管路1とライニング層2とを
連結する補強部材となり管路1とライニング層2とが剥
離しにくくなる。よって、温度変化等よる管路1とライ
ニング層2の剥離が防止されるので、当該超音波流量計
の適用温度範囲を広くすることができる。
【0029】また、超音波発信器23のホルダ24が直接、
被計測流体に接しているため、超音波発信子から被計測
流体への超音波の伝達効率がよく正確な信号を容易に検
出することができるので、受信回路を簡素化することが
できる。
【0030】さらに、図7および図8に示す従来例に対
して、接合材が不要であり、部品点数が少ないので、組
立工数および製造コストの低減を図ることができる。
【0031】なお、第2、第3実施例では、補強板9が
省略されているが、上記従来例および第1実施例と同様
に補強板9をライニング層2に埋込んだ構成とすること
もできる。
【0032】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明の超音波流
量計によれば、ライニング層の超音波発信器および超音
波受信器装着部が管路に固定された補強部材により補強
されてその変形が防止される。その結果、温度変化や流
体の脈動によってライニング層が変形したり管路から剥
離したりしにくいので、超音波流量計の適用温度範囲が
広くなるとともに、ライニング層の管路からの剥離によ
る超音波信号の透過率の変化に起因する計測誤差の発生
を防止することができるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例の要部の側断面図である。
【図2】図1の縦断面図である。
【図3】図1の装置の補強部材の側断面図である。
【図4】図3の補強部材の平面図である。
【図5】本発明の第2実施例の要部の側断面図である。
【図6】本発明の第3実施例の要部の正面の縦断面図で
ある。
【図7】従来の超音波流量計の要部の側断面図である。
【図8】図7の縦断面図である。
【符号の説明】
1 管路 2 ライニング層 3,4,22 取付孔 5,23 超音波発信器 6 超音波受信器 10,16 補強部材 24 ホルダ(補強部材) 25 フランジ部 26 ナット(保持部材)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−269322(JP,A) 特開 昭58−174813(JP,A) 特開 昭59−196423(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01F 1/56 - 1/66 103 G01N 29/02

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内周面にライニング層が形成された管路
    と、該管路の側壁に設けられた取付孔と、該取付孔に装
    着された超音波発信器および超音波受信器とを備えてな
    り、前記超音波発信器から発信され管路内の流体中を伝
    播した超音波信号を前記超音波受信器で受信し、前記超
    音波信号の前記流体の流れによる変調を検出することに
    より前記管路内の流体の流量を計測する超音波流量計に
    おいて、前記取付孔に挿通され、一側が前記ライニング
    層に係合され、他側が前記管路に係合される補強部材を
    設けたことを特徴とする超音波流量計。
  2. 【請求項2】 内周面にライニング層が形成された管路
    と、前記ライニング層に達するように前記管路に形成さ
    れた取付孔と、該取付孔に嵌装された超音波発信器およ
    び超音波受信器とを備えてなり、前記超音波発信器から
    発信され管路内の流体中を伝播した超音波信号を前記超
    音波受信器で受信し、前記超音波信号の前記流体の流れ
    による変調を検出することにより前記管路内の流体の流
    量を計測する超音波流量計において、前記管路の取付孔
    には、一側が前記ライニング層内に埋込まれ他側が前記
    管路に係合された補強部材を設けたことを特徴とする超
    音波流量計。
  3. 【請求項3】 内周面にライニング層が形成された管路
    と、該管路の側壁に設けられた取付孔と、該取付孔に装
    着された超音波発信器および超音波受信器とを備えてな
    り、前記超音波発信器から発信され管路内の流体中を伝
    播した超音波信号を前記超音波受信器で受信し、前記超
    音波信号の前記流体の流れによる変調を検出することに
    より前記管路内の流体の流量を計測する超音波流量計に
    おいて、前記取付孔に挿通され一側に前記ライニング層
    の内周面に当接するフランジ部を有し他側に前記管路の
    外周面に当接する保持部材が取付けられた補強部材が設
    けられ、前記超音波発信器または超音波受信器は、前記
    補強部材に装着されていることを特徴とする超音波流量
    計。
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