JP7056096B2 - Ultrasonic flow measurement structure - Google Patents
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本発明は、超音波流量測定構造に関し、特に、配管内に流れる流体の流量を計測するための超音波流量測定構造に関する。 The present invention relates to an ultrasonic flow rate measuring structure, and more particularly to an ultrasonic flow rate measuring structure for measuring the flow rate of a fluid flowing in a pipe.
従来、配管中の各種流体の流量を計測するため、例えば、特許文献1に開示される超音波流量計が提案されている。特許文献1の超音波流量計は、配管の上流側の外周と下流側の外周とにそれぞれ設けられる超音波送受信部を備え、流体中に超音波を伝搬して流体の流速を測定している。特許文献1の超音波流量計では、配管壁を伝搬して受信器に伝搬する配管伝搬波がノイズ成分となるため、配管の外周に円筒状の超音波吸収体を設けて配管伝搬波のエネルギーの減衰を図っている。超音波吸収体は二層のゴム層を備え、外側のゴム層を内側のゴム層よりも小さい粘弾性としている。 Conventionally, in order to measure the flow rate of various fluids in a pipe, for example, an ultrasonic flow meter disclosed in Patent Document 1 has been proposed. The ultrasonic flow meter of Patent Document 1 is provided with ultrasonic transmission / reception units provided on the outer periphery on the upstream side and the outer periphery on the downstream side of the pipe, respectively, and propagates ultrasonic waves into the fluid to measure the flow velocity of the fluid. .. In the ultrasonic flow meter of Patent Document 1, since the pipe propagating wave propagating through the pipe wall and propagating to the receiver becomes a noise component, a cylindrical ultrasonic absorber is provided on the outer periphery of the pipe to provide energy for the pipe propagating wave. We are trying to attenuate. The ultrasonic absorber has two rubber layers, and the outer rubber layer has a smaller viscoelasticity than the inner rubber layer.
ところが、特許文献1では、外側のゴム層で内側のゴム層の自重による経時的な変形を抑制するものの、超音波吸収体がゴムだけで形成されるので、配管に対する超音波吸収体の密着に関して改善の余地がある。 However, in Patent Document 1, although the outer rubber layer suppresses deformation over time due to the weight of the inner rubber layer, the ultrasonic absorber is formed only of rubber, so that the ultrasonic absorber adheres to the pipe. There is room for improvement.
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、配管に対して吸収体を良好に密着させることができる超音波流量測定構造を提供することを目的の一つとする。 The present invention has been made in view of this point, and one of the objects thereof is to provide an ultrasonic flow rate measuring structure capable of allowing an absorber to be in good contact with a pipe.
本発明における一態様の超音波流量測定構造は、流体が通過する配管の外周に装着されて超音波を送受信可能な超音波センサと、前記配管の外周に設けられ、前記超音波センサから送信されて前記配管を伝搬する配管伝搬波を吸収する吸収体と、前記吸収体の外周側に設けられたカバー部材と、前記吸収体と前記カバー部材との間に介在され、前記吸収体に前記配管に接触する方向の力を前記カバー部材により加えるときに、前記配管と前記吸収体との密着を維持する維持部材とを備え、前記維持部材は、金属によって形成されていることを特徴とする。 One aspect of the ultrasonic flow measurement structure in the present invention is an ultrasonic sensor mounted on the outer periphery of a pipe through which a fluid passes and capable of transmitting and receiving ultrasonic waves, and an ultrasonic sensor provided on the outer periphery of the pipe and transmitted from the ultrasonic sensor. An absorber that absorbs the pipe propagating wave propagating in the pipe, a cover member provided on the outer peripheral side of the absorber, and the pipe between the absorber and the cover member. The cover member includes a maintenance member that maintains close contact between the pipe and the absorber when a force in a direction in contact with the cover member is applied, and the maintenance member is characterized in that it is made of metal.
この構成によれば、配管と吸収体との密着を維持する維持部材を設けたので、カバー部材によって吸収体に力を加えた際、配管と吸収体との間に隙間が生じたり、それらの密着状態にムラが生じることを抑制でき、配管に吸収体を良好に密着させることができる。これにより、吸収体によるノイズ成分の除去作用を良好に維持することができ、流量測定の精度安定を図ることができる。 According to this configuration, since the maintenance member for maintaining the close contact between the pipe and the absorber is provided, when a force is applied to the absorber by the cover member, a gap is generated between the pipe and the absorber, and those are formed. It is possible to suppress the occurrence of unevenness in the close contact state, and it is possible to make the absorber adhere well to the pipe. As a result, the noise component removing action of the absorber can be maintained satisfactorily, and the accuracy of the flow rate measurement can be stabilized.
本発明によれば、配管と吸収体との密着を維持する維持部材を設けたので、配管に対して吸収体を良好に密着させることができる。 According to the present invention, since the maintenance member for maintaining the close contact between the pipe and the absorber is provided, the absorbent body can be brought into good contact with the pipe.
ここで、配管内に流れる流体の超音波流量測定では、管路壁を伝搬する振動を管路壁から超音波吸収体に伝搬させ、伝搬先の超音波吸収体で振動を低減させる。すなわち、振動を管路壁から超音波吸収体に伝搬させることが重要である。そのため、超音波吸収体にタングステン等を添加して超音波吸収体の音響インピーダンスを配管に近付け、管路壁から超音波吸収体に振動を伝搬し易くしている。一方、空気の音響インピーダンスは配管や超音波吸収体とは大きく異なるため、管路壁と超音波吸収体との間に隙間があると、管路壁を伝搬する振動は超音波吸収体に伝搬しにくくなる。そのため、配管と超音波吸収体との間に隙間なく均等に密着させることが求められる。 Here, in the ultrasonic flow measurement of the fluid flowing in the pipe, the vibration propagating in the pipeline wall is propagated from the pipeline wall to the ultrasonic absorber, and the vibration is reduced by the ultrasonic absorber at the propagation destination. That is, it is important to propagate the vibration from the conduit wall to the ultrasonic absorber. Therefore, tungsten or the like is added to the ultrasonic absorber to bring the acoustic impedance of the ultrasonic absorber closer to the pipe, so that the vibration can be easily propagated from the conduit wall to the ultrasonic absorber. On the other hand, since the acoustic impedance of air is significantly different from that of pipes and ultrasonic absorbers, if there is a gap between the conduit wall and the ultrasonic absorber, the vibration propagating through the conduit wall propagates to the ultrasonic absorber. It becomes difficult to do. Therefore, it is required that the pipe and the ultrasonic absorber are evenly adhered to each other without any gap.
ところが、上記特許文献1では、上述のように配管と超音波吸収体との密着に改善の余地がある。かかる密着の改善案として、特許文献1における超音波吸収体の外側にカバー部材を設け、このカバー部材によって超音波吸収体を配管の外周に押し付ける構成が考えられる。 However, in Patent Document 1, as described above, there is room for improvement in the adhesion between the piping and the ultrasonic absorber. As a proposal for improving the adhesion, a configuration is conceivable in which a cover member is provided on the outside of the ultrasonic absorber in Patent Document 1, and the ultrasonic absorber is pressed against the outer periphery of the pipe by the cover member.
しかしながら、このような構成では、超音波吸収体を押し付けるときに、カバー部材が周方向にて均等に変形せずにばらつきが生じ、このばらつきによって超音波吸収体が周方向にずれるように変位する。このため、配管と超音波吸収体との密着状態にムラが生じたり、それらの間に隙間が生じたりする、という問題があり、結果として超音波吸収体による配管伝搬波の減衰が不十分になる、という問題がある。 However, in such a configuration, when the ultrasonic absorber is pressed, the cover member does not deform evenly in the circumferential direction and varies, and the variation causes the ultrasonic absorber to be displaced so as to shift in the circumferential direction. .. For this reason, there is a problem that the contact state between the pipe and the ultrasonic absorber is uneven or a gap is generated between them, and as a result, the damping of the pipe propagating wave by the ultrasonic absorber is insufficient. There is a problem of becoming.
かかる問題に対し、請求項1に係る発明では、配管と吸収体との密着を維持する維持部材を設けたので、配管の周方向においてカバー部材の変形量にばらつきが生じても、同方向にて吸収体の一部分がその他の部分に比べて大きく変位することを防止できる。これにより、カバー部材によって吸収体に力を加えた際、配管と吸収体との間に隙間が生じたり、それらの密着状態にムラが生じることを抑制でき、吸収体を配管に均等に密着させることができる。 In response to this problem, in the invention according to claim 1, since the maintenance member for maintaining the close contact between the pipe and the absorber is provided, even if the amount of deformation of the cover member varies in the circumferential direction of the pipe, it is in the same direction. It is possible to prevent a part of the absorber from being displaced more than the other parts. As a result, when a force is applied to the absorber by the cover member, it is possible to prevent a gap from being generated between the pipe and the absorber and uneven contact between them, and the absorber is evenly adhered to the pipe. be able to.
以下に、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明は、下記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲内で適宜変形して実施することができるものである。以下の図においては、説明の便宜上、一部の構成を省略することがある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention is not limited to the following embodiments, and can be appropriately modified and implemented without changing the gist thereof. In the following figures, some configurations may be omitted for convenience of explanation.
図1は、実施の形態に係る超音波流量測定構造を配管の延出方向に直交する面で切断した概略断面図である。図2は、実施の形態に係る超音波流量測定構造の側面図である。図1及び図2に示すように、超音波流量測定構造10は、配管Pに装着される第1超音波センサ11及び第2超音波センサ12を備えている。また、超音波流量測定構造10は、配管Pの外周面に面接触するように設けられた吸収体20と、吸収体20の外周側に設けられたカバー部材30と、吸収体20とカバー部材30との間に介在される維持部材40とを備えている。ここで、配管P内を流れる流体は、種々のガス等の気体や水等の液体とされる。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of the ultrasonic flow rate measuring structure according to the embodiment cut along a plane orthogonal to the extending direction of the pipe. FIG. 2 is a side view of the ultrasonic flow rate measuring structure according to the embodiment. As shown in FIGS. 1 and 2, the ultrasonic
第1超音波センサ11及び第2超音波センサ12は、配管Pの外周に接触及び固定して設けられている。第1超音波センサ11及び第2超音波センサ12は、配管P内を流れる流体の流れ方向(図2中矢印で図示)にて異なる位置に設けられ、本実施の形態では、第1超音波センサ11が相対的に上流側、第2超音波センサ12が相対的に下流側に設けられる。
The first
第1超音波センサ11及び第2超音波センサ12は、それぞれ超音波を送信及び受信可能な位置に設けられ、相互の超音波を送受信する。具体的には、第1超音波センサ11が送信した超音波は、第2超音波センサ12によって受信され、第2超音波センサ12が送信した超音波は、第1超音波センサ11によって受信される。第1超音波センサ11及び第2超音波センサ12においては、流体の流れ方向及びその逆方向に超音波を伝搬させ、それらの伝搬時間を計測することで流体の流速及び流量を計算可能となっている。
The first
吸収体20は、第1超音波センサ11及び第2超音波センサ12周辺の配管Pの外周を覆うように設けられている。吸収体20は、各超音波センサ11、12から送信されて配管Pを伝搬する配管伝搬波を吸収する機能を備えている。具体的には、吸収体20はブチルゴム、シリコーン等の振動ノイズを減衰させる主材料に、タングステン等の粒子を混合させ、シート状に形成して配管Pの外周を巻くように取り付けたものである。タングステン等の粒子を混合させたのは、吸収体20の音響インピーダンスを配管Pの音響インピーダンスに近づけたり、振動ノイズを吸収する効果を向上させたりするためである。
The
カバー部材30は、吸収体20とは異なる材質により形成され、特に限定されるものでないが、金属製の一枚の板部材を折り曲げ等の加工を行うことで形成される。金属としては板厚ゼロコンマ数ミリメートルから数ミリメートルのステンレス等を例示することができる。カバー部材30は、図1の断面視で、配管Pの円筒形状に沿うようにC字の円弧状をなすカバー本体31と、カバー本体31の前記C字の両端部に連なって形成されて図1中右方向に突出する一対の突出片部32とを備えている。
The
一対の突出片部32は平行に設けられ、それらの面内には複数(本実施の形態では3本)のねじ部材33が貫通して設けられている。また、各ねじ部材33の先端側にはナット34が螺合され、ナット34に対してねじ部材33のねじ込むことで一対の突出片部32が接近する方向に変位若しくは変形する。この変位等により、カバー本体31に引張力が生じ、維持部材40及び吸収体20を締め付けることができる。一方、締め付けた状態からナット34に対してねじ部材33を緩めることで、一対の突出片部32が離れる方向に変位若しくは変形し、カバー本体31による維持部材40及び吸収体20の締め付けが緩められる。ここにおいて、各突出片部32、ねじ部材33及びナット34によって、配管Pに対する吸収体20の接触圧力を調整する調整部36が構成される。
The pair of projecting
維持部材40においても、カバー部材30と同じ金属製の材料によって構成され、また、図1の断面視で、配管Pの円筒形状に沿うようにC字の円弧状に形成されている。維持部材40の前記C字の両端部は、カバー本体31のC字の両端部の間に配置されている。
The
ここで、吸収体20、カバー部材30及び維持部材40には、各超音波センサ11、12の設置位置に開口20a、30a、40aが形成されている。言い換えると、各開口20a、30a、40aの内部に各超音波センサ11、12が受容されている。吸収体20の開口20a及び維持部材40の開口40aは、各超音波センサ11、12の隣接位置を囲う概略同一位置に形成されている(図3参照)。
Here,
カバー部材30の開口30aは、他の開口20a、40aに比べ、図3の上下方向に拡大した形状及び大きさに形成されている。そして、カバー部材30の開口30aの内側であって維持部材40の外周面には、かかる外周面から突出するように位置決め部41が設けられている。位置決め部41は、各超音波センサ11、12に対して配管Pの円周方向(図3の上下方向)両側にそれぞれ設けられている。位置決め部41は、特に限定されるものでないが、矩形状をなす数ミリメートル厚の金属製の片部材とされ、維持部材40に溶接等で固定される。なお、位置決め部41は、維持部材40の開口40a周りを二枚厚となるように折り曲げて形成してもよい。
The
位置決め部41は、カバー部材30の開口30aに嵌るよう、開口30aの形成縁に沿って配置されている。位置決め部41が開口30aに嵌ることで、カバー部材30の開口30a周りと維持部材40の開口40a周りとの相対変位が規制され、それらの相対位置が位置決めされる。これにより、維持部材40の外側にカバー部材30を装着するときに、各開口30a、40a同士を容易に位置決めすることができ、ひいては、維持部材40とカバー部材30との位置決めも容易に行うことができる。
The positioning
以上の構成において、図示された状態から吸収体20を配管Pに押し付けて密着させる場合、調整部36のねじ部材33をねじ込めばよい。このとき、調整部36では、各突出片部32が接近する方向に変形若しくは変位し、カバー本体31に引張力が生じて内周面が縮径するようになる。これにより、カバー部材30により吸収体20が配管Pに接触する方向の力を維持部材40を介して加えることができる。言い換えると、カバー部材30が維持部材40及び吸収体20を配管P側に向かって押し付けるようになり、吸収体20と配管Pとの密着性を高めることができる。
In the above configuration, when the
ここで、カバー部材30にあっては、ねじ部材33をねじ込んだときに、突出片部32側の変形量が配管Pを挟む反対側等に比べて大きくなる。このように配管Pの周方向においてカバー部材30の変形量にばらつきが生じても、カバー部材30と吸収体20との間に維持部材40が介在されるので、かかるばらつきの影響を吸収体20が受けなくなる。具体的には、吸収体20にて突出片部32近傍だけがずれるように変位及び変形することを防止することができ、吸収体20に皺等が生じて配管Pと吸収体20との間に隙間が生じたり、それらの密着状態にムラが生じたりすることを抑制することができる。その結果、配管Pと吸収体20との密着が均等になるよう維持することができ、吸収体20で配管伝搬波を良好に吸収して各超音波センサ11、12による測定精度の安定化を図ることができる。
Here, in the
また、カバー部材30にて開口30a周りは強度が低下するので、ねじ部材33をねじ込むことでカバー部材30に引張力が生じると、開口30a周りで変形が生じ易くなる。ところが、本実施の形態では、維持部材40に設けた位置決め部41がカバー部材30の開口30aと嵌り合うので、位置決め部41で開口30a周りを補強することができ、開口30a周りでの変形を抑制することができる。これにより、配管Pと吸収体20との密着の均等化をより良く達成でき、また、その状態を良好に維持することが可能となる。
Further, since the strength around the
また、本発明の実施の形態は上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の趣旨を逸脱しない範囲において様々に変更、置換、変形されてもよい。さらには、技術の進歩又は派生する別技術によって、本発明の技術的思想を別の仕方で実現することができれば、その方法を用いて実施されてもよい。したがって、特許請求の範囲は、本発明の技術的思想の範囲内に含まれ得る全ての実施態様をカバーしている。 Further, the embodiment of the present invention is not limited to the above embodiment, and may be variously modified, replaced, or modified without departing from the spirit of the technical idea of the present invention. Further, if the technical idea of the present invention can be realized in another way by the advancement of the technique or another technique derived from the technique, it may be carried out by the method. Therefore, the scope of claims covers all embodiments that may be included within the scope of the technical idea of the present invention.
上記実施の形態において、カバー部材30及び維持部材40を金属とした場合を例示したが、硬質の合成樹脂等他の材質によって構成してもよい。但し、金属によってカバー部材30や維持部材40を構成することで、調整部36による締め付けに耐え得る強度と、配管Pの円筒形状に対応し得る柔軟性を良好に得られる点で有利となる。
In the above embodiment, the case where the
また、調整部36は、カバー部材30での配管Pに対する吸収体20の接触圧力を調整できる限りにおいて、種々の変更が可能であり、例えば、カバー部材30に帯状体を巻き付け該帯状体の締付け力を調整できるバックル等を設けた構成としてもよい。
Further, the adjusting
10 超音波流量測定構造
11 第1超音波センサ(超音波センサ)
12 第2超音波センサ(超音波センサ)
20 吸収体
20a 開口
30 カバー部材
30a 開口
36 調整部
40 維持部材
40a 開口
41 位置決め部
P 配管
10 Ultrasonic
12 Second ultrasonic sensor (ultrasonic sensor)
20
Claims (4)
前記配管の外周に設けられ、前記超音波センサから送信されて前記配管を伝搬する配管伝搬波を吸収する吸収体と、
前記吸収体の外周側に設けられたカバー部材と、
前記吸収体と前記カバー部材との間に介在され、前記吸収体に前記配管に接触する方向の力を前記カバー部材により加えるときに、前記配管と前記吸収体との密着を維持する維持部材とを備え、
前記維持部材は、金属によって形成されていることを特徴とする超音波流量測定構造。 An ultrasonic sensor that is mounted on the outer circumference of a pipe through which fluid passes and can transmit and receive ultrasonic waves,
An absorber provided on the outer periphery of the pipe and absorbing a pipe propagating wave transmitted from the ultrasonic sensor and propagating through the pipe,
A cover member provided on the outer peripheral side of the absorber and
A maintenance member that is interposed between the absorber and the cover member and maintains close contact between the pipe and the absorber when a force in the direction of contacting the pipe is applied to the absorber by the cover member. Equipped with
The maintenance member has an ultrasonic flow rate measuring structure, characterized in that it is made of metal.
前記維持部材には、前記カバー部材の開口周りと前記維持部材の開口周りとの相対位置を位置決めする位置決め部が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の超音波流量測定構造。 The absorber, the cover member, and the maintenance member each have an opening for internally receiving the ultrasonic sensor.
The ultrasonic flow rate measuring structure according to claim 1 , wherein the maintenance member is provided with a positioning portion for positioning a relative position between the circumference of the opening of the cover member and the circumference of the opening of the maintenance member.
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