JPH0369065B2 - - Google Patents
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- JPH0369065B2 JPH0369065B2 JP59112777A JP11277784A JPH0369065B2 JP H0369065 B2 JPH0369065 B2 JP H0369065B2 JP 59112777 A JP59112777 A JP 59112777A JP 11277784 A JP11277784 A JP 11277784A JP H0369065 B2 JPH0369065 B2 JP H0369065B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- water supply
- metal container
- drainage pipe
- freeze
- receiver
- Prior art date
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- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 36
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 23
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 claims description 8
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 5
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 12
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
- G01N25/02—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating changes of state or changes of phase; by investigating sintering
- G01N25/04—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating changes of state or changes of phase; by investigating sintering of melting point; of freezing point; of softening point
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/02—Analysing fluids
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
- G01N2291/025—Change of phase or condition
- G01N2291/0251—Solidification, icing, curing composites, polymerisation
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/10—Number of transducers
- G01N2291/102—Number of transducers one emitter, one receiver
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
この発明は、液体から固体への相変化に伴う音
波特性の変化により動作する超音波送受信器を利
用した凍結予知器に関するものである。
波特性の変化により動作する超音波送受信器を利
用した凍結予知器に関するものである。
従来冬期に水を供給する設備において、事前に
凍結の情報を得る手段として、気温から判断する
方法があつた。しかし給排水管内では水は流れた
り止つたりしており、氷点下で必ずしも凍結する
とは限らず、正確な凍結情報を得ることはできな
かつた。また、凍結時の対策も人手によるもので
あつて、的確に対処できないという問題点があつ
た。
凍結の情報を得る手段として、気温から判断する
方法があつた。しかし給排水管内では水は流れた
り止つたりしており、氷点下で必ずしも凍結する
とは限らず、正確な凍結情報を得ることはできな
かつた。また、凍結時の対策も人手によるもので
あつて、的確に対処できないという問題点があつ
た。
この発明は以上のような問題点を改善するため
になされたもので、外周に放熱フインを有しかつ
給排水管と連通するように一体的に設けられた金
属製容器と、この金属製容器および給排水管をは
さんで対向するように設けられた超音波送受信器
とを設けることにより、凍結現象を音波伝ぱん特
性を利用して、事前に正確に検知、予知し、電気
的信号で通報することができる凍結予知器を提案
するものである。
になされたもので、外周に放熱フインを有しかつ
給排水管と連通するように一体的に設けられた金
属製容器と、この金属製容器および給排水管をは
さんで対向するように設けられた超音波送受信器
とを設けることにより、凍結現象を音波伝ぱん特
性を利用して、事前に正確に検知、予知し、電気
的信号で通報することができる凍結予知器を提案
するものである。
第１図はこの発明の一実施例による凍結予知器
を示す断面図、第２図は金属製容器の断面図、第
３図はその平面図、第４図は超音波送受信器の断
面図、第５図はＡ〜Ｃは使用状態の説明図、第６
図Ａ〜Ｃは出力波形図である。
を示す断面図、第２図は金属製容器の断面図、第
３図はその平面図、第４図は超音波送受信器の断
面図、第５図はＡ〜Ｃは使用状態の説明図、第６
図Ａ〜Ｃは出力波形図である。
図において、１は超音波送信器で、放熱フイン
２を有する円筒状の金属製容器３の一端に配設さ
れている。金属製容器３は給排水管４と連通する
ようにその壁面に一体的に取付けられている。超
音波受信器５は給排水管４の内壁に送信器１と相
対向するように同心軸上に配設されている。前記
円筒状の金属製容器３の内径は給排水管４の内径
より小さくなつている。
２を有する円筒状の金属製容器３の一端に配設さ
れている。金属製容器３は給排水管４と連通する
ようにその壁面に一体的に取付けられている。超
音波受信器５は給排水管４の内壁に送信器１と相
対向するように同心軸上に配設されている。前記
円筒状の金属製容器３の内径は給排水管４の内径
より小さくなつている。
超音波送受信器１，５の構成は第４図に示すよ
うに、検知側が閉口端を成し防水性を保つ外筒７
の閉口端８の内側面中央部に、圧電素子９および
金属共振体１０が貼付されて構成される振動子が
配設され、閉口端８外側面、即ち検知面には突起
部１１が設けられ、開口端１２に電気信号入出力
端子１３を有する蓋１４により密封されている。
閉口端８の外周に設けられたねじ部１５により、
送信器１は金属製容器３にねじ付け固定され、受
信器５は給排水管４の内壁に検知面を露出してね
じ付け固定されている。
うに、検知側が閉口端を成し防水性を保つ外筒７
の閉口端８の内側面中央部に、圧電素子９および
金属共振体１０が貼付されて構成される振動子が
配設され、閉口端８外側面、即ち検知面には突起
部１１が設けられ、開口端１２に電気信号入出力
端子１３を有する蓋１４により密封されている。
閉口端８の外周に設けられたねじ部１５により、
送信器１は金属製容器３にねじ付け固定され、受
信器５は給排水管４の内壁に検知面を露出してね
じ付け固定されている。
上記のような超音波送受信器１，５は前記圧電
素子９の厚み、金属共振体１０の厚み、閉口端８
壁の厚み、および突起部１１の高さの合計寸法か
ら送信器１で出力される音波の（共振）周波数が
決定され、使用されるモードは縦方向振動とな
る。また突起部１１は送信出力の増幅効果を有す
る。
素子９の厚み、金属共振体１０の厚み、閉口端８
壁の厚み、および突起部１１の高さの合計寸法か
ら送信器１で出力される音波の（共振）周波数が
決定され、使用されるモードは縦方向振動とな
る。また突起部１１は送信出力の増幅効果を有す
る。
上記のように構成された凍結予知器において
は、小さい内径を有する金属製容器３の内部空間
６は水の留り場となり、給排水管４内の水の流れ
の影響も少ない。そして放熱フイン２により内部
空間６は外気により集中的に急速に冷却され、給
排水管４内の凍結前に内部空間６内の水が凍結さ
れる。このように給排水管４内の水の流れがない
場合に、内部空間６内の凍結が先に生じるよう
に、放熱フイン２の放熱効果、内部空間６の寸
法、即ち金属製容器３の内径が設計されるものと
する。この場合、常時給排水管４内に水が流れて
いる場合は、その流速により凍結予知器の時間的
余裕は異なる。そして水が流れていない場合は凍
結予知は容易となる。
は、小さい内径を有する金属製容器３の内部空間
６は水の留り場となり、給排水管４内の水の流れ
の影響も少ない。そして放熱フイン２により内部
空間６は外気により集中的に急速に冷却され、給
排水管４内の凍結前に内部空間６内の水が凍結さ
れる。このように給排水管４内の水の流れがない
場合に、内部空間６内の凍結が先に生じるよう
に、放熱フイン２の放熱効果、内部空間６の寸
法、即ち金属製容器３の内径が設計されるものと
する。この場合、常時給排水管４内に水が流れて
いる場合は、その流速により凍結予知器の時間的
余裕は異なる。そして水が流れていない場合は凍
結予知は容易となる。
通常凍結の恐れのない高温時には、第５図Ａの
ように金属製容器３の内部空間６内および給排水
管４内は凍結することなく、送信器１から水中に
送り出される音圧を受ける受信器５の出力V1は
第６図Ａに示すようになる。そして氷点下の気温
では水の留り場となつている内部空間６が放熱フ
イン２の放熱効果を受け第５図Ｂに示すように給
排水管４の内部より早く凍結し始める。内部空間
６内の氷は送信器１に対し負荷として働き、かつ
音波は固相と液相を伝わるため伝ぱん損失を増
し、第６図Ｂに示すように受信器５で検知する音
圧は低下し、受信器５の出力V2も低下する。さ
らに気温が下がり給排水管４内の水の流れが止ま
ると、給排水管４内も凍結する。その結果、第５
図Ｃに示すように送受信器１，５間は固相（氷）
のみとなり、第６図Ｃに示すように、伝ぱん損失
は減少して音圧は増加し、受信器５の出力V3は
増す。液相内と固相内の伝ぱん損失を比較すると
前者の方が大きくなるため、受信器５で受ける音
圧は後者の方が大きく、V3＞V1＞V2の関係を示
す。これらの情報を用いることにより、給排水管
４内の凍結の予知および凍結現象を検知すること
ができる。
ように金属製容器３の内部空間６内および給排水
管４内は凍結することなく、送信器１から水中に
送り出される音圧を受ける受信器５の出力V1は
第６図Ａに示すようになる。そして氷点下の気温
では水の留り場となつている内部空間６が放熱フ
イン２の放熱効果を受け第５図Ｂに示すように給
排水管４の内部より早く凍結し始める。内部空間
６内の氷は送信器１に対し負荷として働き、かつ
音波は固相と液相を伝わるため伝ぱん損失を増
し、第６図Ｂに示すように受信器５で検知する音
圧は低下し、受信器５の出力V2も低下する。さ
らに気温が下がり給排水管４内の水の流れが止ま
ると、給排水管４内も凍結する。その結果、第５
図Ｃに示すように送受信器１，５間は固相（氷）
のみとなり、第６図Ｃに示すように、伝ぱん損失
は減少して音圧は増加し、受信器５の出力V3は
増す。液相内と固相内の伝ぱん損失を比較すると
前者の方が大きくなるため、受信器５で受ける音
圧は後者の方が大きく、V3＞V1＞V2の関係を示
す。これらの情報を用いることにより、給排水管
４内の凍結の予知および凍結現象を検知すること
ができる。
なお、以上の説明において放熱フイン２および
金属製容器３の形状、構造等は制限されない。ま
た金属製容器３は給排水管４の両側に設けてもよ
い。
金属製容器３の形状、構造等は制限されない。ま
た金属製容器３は給排水管４の両側に設けてもよ
い。
この発明によれば、放熱フインを有する金属製
容器および給排水管をはさんで超音波送信器を設
けたので次のような効果がある。
容器および給排水管をはさんで超音波送信器を設
けたので次のような効果がある。
圧電素子を超音波送受信器に利用しているた
め、給排水管内部の凍結の予知を電気的に行う
ことができる。
め、給排水管内部の凍結の予知を電気的に行う
ことができる。
電気的検知が行われるシステム化が可能であ
る。
る。
放熱フインの放熱効果により急速凍結が行わ
れ、給排水管の凍結予知を正確かつ迅速に行う
ことができる。
れ、給排水管の凍結予知を正確かつ迅速に行う
ことができる。
軽量で、取り扱いは容易である。
第１図はこの発明の一実施例による凍結予知器
を示す断面図、第２図は金属製容器の断面図、第
３図はその平面図、第４図は超音波送受信器の断
面図、第５図はＡ〜Ｃは使用状態の説明図、第６
図Ａ〜Ｃは出力波形図である。 各図中、同一符号は同一部分を示し、１は超音
波送信器、２は放熱フイン、３は金属製容器、４
は給排水管、５は超音波受信器、７は外筒、９は
圧電素子、１０は金属共振体、１４は蓋である。
を示す断面図、第２図は金属製容器の断面図、第
３図はその平面図、第４図は超音波送受信器の断
面図、第５図はＡ〜Ｃは使用状態の説明図、第６
図Ａ〜Ｃは出力波形図である。 各図中、同一符号は同一部分を示し、１は超音
波送信器、２は放熱フイン、３は金属製容器、４
は給排水管、５は超音波受信器、７は外筒、９は
圧電素子、１０は金属共振体、１４は蓋である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 外周に放熱フインを有しかつ給排水管と連通
するように一体的に設けられた金属製容器と、こ
の金属製容器および給排水管をはさんで対向する
ように設けられた超音波送受信器とを備えたこと
を特徴とする凍結予知器。 ２ 金属製容器が給排水管より小さい内径を有す
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
凍結予知器。 ３ 超音波送受信器が、圧電素子を収納する外筒
と、この外筒の検知側外面に突出する突起部と、
前記外筒の検知側内面に設けられた圧電素子およ
び金属共振体と、前記外筒の反対側を密封する電
気的信号入出力端子を有する蓋とを備えたことを
特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記
載の凍結予知器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59112777A JPS60256049A (ja) | 1984-06-01 | 1984-06-01 | 凍結予知器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59112777A JPS60256049A (ja) | 1984-06-01 | 1984-06-01 | 凍結予知器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60256049A JPS60256049A (ja) | 1985-12-17 |
| JPH0369065B2 true JPH0369065B2 (ja) | 1991-10-30 |
Family
ID=14595235
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59112777A Granted JPS60256049A (ja) | 1984-06-01 | 1984-06-01 | 凍結予知器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60256049A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102008004466A1 (de) * | 2008-01-15 | 2009-07-16 | Linde Aktiengesellschaft | Verfahren und Vorrichtung für Rohreinfrierungen |
| US8550703B2 (en) | 2010-09-27 | 2013-10-08 | Sartorius Stedim North America Inc. | Systems and methods for use in freezing or thawing biopharmaceutical materials |
| CN106645141B (zh) * | 2016-09-26 | 2019-07-26 | 东南大学 | 利用超声波对弯曲表面除霜的实验装置 |
| CN106886057A (zh) * | 2016-12-29 | 2017-06-23 | 杭州电子科技大学 | 便携式水管冰冻堵塞位置探测仪 |
| CN110410686A (zh) * | 2019-09-06 | 2019-11-05 | 大连理工大学 | 一种基于超声波的供水管道结冰探测系统及方法 |
-
1984
- 1984-06-01 JP JP59112777A patent/JPS60256049A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60256049A (ja) | 1985-12-17 |
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