KR100829521B1 - 초음파 유량계 - Google Patents

Abstract

초음파를 송수신하는 것에 의해 측정용관체 내의 유량을 측정하는 초음파 유량계의 측정 정밀도를 높인다.

유체가 흐르는 측정용관체(2)와, 측정용관체(2)에 길이방향으로 간격을 두고 설치된 측정부(3)를 설치한다. 원주방향에 걸쳐서 형성된 체결요홈부에 탄성을 갖는 밀착튜브(4)를 체결하고, 그 내주면을 측정용관체(2)의 외주면에 밀착시킨다. 밀착튜브(4)의 외주면에 진동자(5)를 배설하고, 외주측에 고정튜브(6)를 씌워서 열수축시키고, 진동자(5)를 밀착튜브(4)에 눌러 붙인 상태로 체결한다. 또한 양측에 돌출벽부를 설치한 밀착튜브를 형성하고, 이 돌출벽부에 진동자 고정용부재를 체결하여 진동자를 눌러 붙이는 구성을 더 추가했다.

초음파 유량계, 측정용관체, 밀착튜브, 진동자

Description

초음파 유량계{Ultrasonic Flow Meter}

도1은 본 발명의 제1실시예에서의 초음파 유량계의 구성 및 구조를 설명하는 사시도이다.

도2는 본 발명의 제1실시예에서의 초음파 유량계의 구성 및 구조를 설명하는 측정부의 사시도이다.

도3은 본 발명의 제1실시예에서의 초음파 유량계의 구성 및 구조를 설명하는 측정부의 단면도이다.

도4는 본 발명의 제1실시예에서의 초음파 유량계의 측정용관체의 형상을 설명하는 측정용관체의 부분사시도이다.

도5는 본 발명의 제1실시예에서의 초음파 유량계의 변형예를 설명하는 측정부의 단면도이다.

도6은 본 발명의 제2실시예에서의 초음파 유량계의 구성 및 구조를 설명하는 도이고, (a)는 측정용관체의 축선방향을 따른 단면에서 본 단면도, (b)는 (a)의 실선 A에서 본 측정용관체의 축선에 직교하는 단면에서 본 부분단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호 설명 *

1 : 초음파 유량계 2 : 측정용관체

3 : 측정부 4 : 밀착튜브

5 : 진동자 6 : 고정튜브

7 : 체결요홈부 7a : 감합요홈부

10 : 밀착튜브 10a : 돌출벽부

10b : 감합돌출부 10c : 층단부

11 : 리드선삽입공(홈부, 관통공)

13 : 진동자 고정용부재

본 발명은 초음파를 이용하여 관로내를 흐르는 유체의 유량을 측정하는 초음파 유량계에 관한 것이다.

종래부터 관로내를 흐르는 유체의 유량을 측정하는 유량계로서 초음파를 이용한 초음파 유량계가 알려져 있다.

이 초음파 유량계는 유체가 흐르는 측정용관체에 길이 방향으로 간격을 두고 진동자를 갖는 측정부를 설치하고, 일방측의 진동자로부터 초음파를 발신시켜서 타방측의 진동자에서 수신시키고, 또한 타방측의 진동자로부터 초음파를 발신시켜서 일방측의 진동자에서 수신시키고, 이들의 초음파 전파시간의 차로부터 측정용관체 내의 유체의 유속을 구하고, 이 유속으로부터 유량을 측정하도록 되어 있다.

그런데, 이 초음파 유량계는 링형상으로 형성된 진동자에 측정용관체를 삽입시켜 접착제에 의하여 고정하기도 하고, 혹은 원호상으로 형성된 진동자를 접착제에 의하여 측정용관체의 외주면에 고정하기도 하고 있지만, 이와 같은 구조에서는 진동자와 측정용관체와의 틈새 층의 두께가 흐트러질 우려가 있고, 이러한 경우, 측정데이터의 특성이 흐트러져서 유량의 정확한 측정에 불합리가 발생한다는 문제가 있었다.

게다가, 이와 같이 접착제에 의하여 측정용관체에 진동자를 접착 고정하는 구조의 경우, 진동자와 관체와의 사이에 접착제의 기포 등으로 공간부가 형성될 우려가 있고, 진동자와 관체내의 유체와의 사이에서의 초음파 전달이 충분히 이루어지지 않게 되고, 결국 유량의 정확한 측정에 불합리가 발생한다는 우려가 있었다.

본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 정확히 유량을 측정할 수 있는 초음파 유량계를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

상기의 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일실시예에 따른 초음파 유량계는 유체가 흐르는 측정용관체와, 이 측정용관체에 길이 방향으로 간격을 두고 설치된 측정부를 갖고, 이들 측정부 사이에서의 양방향의 초음파 전파시간의 차(差)로부터 액체의 유속을 구하여 유량을 측정하는 초음파 유량계에 있어서, 상기 측정부는 상기 측정용관체의 외주에 밀착한 상태로 체결된 탄성을 갖는 재료로 된 소정 두께의 통형상의 밀착튜브와, 이 밀착튜브의 외주면에 눌러 붙여진 상태로 고정된 진동자 를 갖는 것을 특징으로 하고 있다.

결국, 측정용관체의 외주면에 밀착상태로 체결된 탄성을 갖는 재료로 된 소정 두께의 통형상의 밀착튜브에 진동자가 눌러 붙여진 상태로 체결되어 있기 때문에 진동자와 측정용관체 내의 유체와의 진동의 전달을 균일하게 실시할 수 있고, 이에 따라, 종래와 같이 측정용관체에 접착제 등으로 진동자를 직접 체결한 경우 처럼 진동자가 접착제 두께가 흐트러짐으로 인하여 기울어지게 고정되기도 하고, 접착제 내에 기포가 잔류하기도 한다라는 것에 따른 측정데이터의 흐트러짐을 확실하게 방지할 수 있다.

또한, 예를 들면 접착제 등을 밀착튜브의 고정용으로 사용한 경우에 있어서도 얇게 소량의 접착제로 측정용관체에 고정할 수 있다. 이것은 접착제의 사용에 있어서 두께의 흐트러짐이나 기포의 잔류 등에 의한 측정데이터의 흐트러짐을 방지하게 된다. 또한 밀착튜브를 끼워서 진동자에 초음파를 전달시키기도 하고, 진동자로부터 초음파를 발신시키기도 하고 있기 때문에 초음파 상태의 안정, 결국에는 진동자의 감도를 적절한 상태로 유지할 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 초음파 유량계는 상기 밀착튜브의 내경이 상기 측정용관체의 외경보다도 작게 형성되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

즉, 밀착튜브의 내경이 측정용관체의 외경보다도 작게 형성되어 있기 때문에 밀착튜브를 넓혀서 측정용관체에 체결함으로써 밀착튜브의 내주면을 확실하게 측정용관체의 외주면에 양호하게 밀착시킬 수 있다.

이와 같이, 밀착튜브 자체의 단단한 조임으로 측정용관체에 고정되기 때문에 접착제를 사용할 필요가 없고, 또한 예를 들어 접착제를 사용한 경우에 있어서도 얇고 또한 균일한 두께로 기포의 잔류없이 접착제를 밀착튜브와 측정용관체의 사이에 개재시키는 것이 가능하다.

또한, 본 발명의 초음파 유량계는 상기 측정용관체에 원주방향에 걸쳐서 체결요홈부가 형성되고, 이 체결요홈부에 상기 밀착튜브가 끼워져 있는 것을 특징으로 하고 있다.

이와 같이, 측정용관체에 형성된 체결요홈부에 밀착튜브를 끼움으로써 확실하게 밀착튜브를 측정용관체의 소정 위치에 있는 측정부에 체결할 수 있다.

측정용관체의 길이 방향을 따라서 설치되는 측정부는 유량을 측정한 후에 소정의 간격으로 배치될 것이 요구된다. 결국 체결요홈부의 간격을 규정하는 것으로 측정부의 간격이 확실하게 결정되는 것이다. 또한 초음파 유량계를 복수 제작하는 경우, 측정부의 간격이 일정하게 유지되게 되고, 제품 정밀도의 안정을 도모할 수 있다. 또한 밀착튜브를 끼워 넣는 위치가 규정되어 있기 때문에 조립작업을 간편하게 실시할 수 있다.

또한, 본 발명의 초음파 유량계는 상기 측정용관체의 원주방향에 걸쳐서 감합요홈부가 형성되고, 상기 밀착튜브의 내주의 원주방향에 걸쳐서 상기 감합요홈부에 끼워지는 감합돌출부가 형성되고, 상기 밀착튜브가 상기 감합요홈부와 감합돌출부의 끼워짐에 의하여 상기 측정용관체에 체결되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

이와 같이, 측정용관체에 형성된 감합요홈부에, 밀착튜브에 형성된 감합돌출부를 끼워 넣음으로써 확실하게 밀착튜브를 측정용관체의 소정 위치로 된 측정부에 체결할 수 있다.

또한, 밀착튜브 전체를 끼워 넣을 필요가 없게 되고, 측정용관체에 형성하는 감합요홈부의 형상을 감합돌출부의 형상에 맞추어 자유롭게 변경하기도 하고, 감합요홈부의 폭을 좁게 형성하기도 하는 것이 가능하게 된다. 감합요홈부의 폭을 좁게 하는 것은, 측정용관체의 두께의 두꺼움이 적은 장소가 감소하는 것이고, 측정용관체의 강도 저하를 회피하는 것이 된다.

또한, 본 발명의 초음파 유량계는, 상기 측정용관체에 원주방향에 걸쳐서 감합돌출부가 형성되고, 상기 밀착튜브의 내주에 원주방향에 걸쳐서 상기 감합돌출부에 끼워지는 감합요홈부가 형성되고, 상기 밀착튜브가 상기 감합돌출부와 상기 감합요홈부를 끼워서 상기 측정용관체에 체결되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

이와 같이, 측정용관체에 형성된 감합돌출부에, 밀착튜브에 형성된 감합요홈부를 끼워 넣음으로써 확실하게 밀착튜브를 측정용관체의 소정 위치에 있는 측정부를 체결할 수 있다.

또한, 밀착튜브 전체를 끼워 넣을 필요가 없게 되고, 측정용관체에 형성하는 감합돌출부의 형상을 감합요홈부의 형상에 맞춰서 자유롭게 변경하는 것이 가능하게 된다. 측정용관체에 감합돌출부를 설치함으로써 측정용관체의 두께가 두껍게 유지되고, 측정용관체의 강도를 유지할 수 있다.

또한, 본 발명의 초음파 유량계는, 상기 진동자가 원호상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

이와 같이, 원호상의 진동자를 측정용관체의 외주면에 밀착튜브를 끼워서 눌 러 붙임으로써 진동자를 기울어짐 없이 측정용관체에 체결할 수 있다.

또한, 본 발명의 초음파 유량계는, 상기 진동자가 링형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

이와 같이, 링형상의 진동자를 측정용관체의 외주면에 밀착튜브를 끼워서 장착함으로써 진동자를 기울어짐 없이 측정용관체에 체결할 수 있다.

또한, 본 발명의 초음파 유량계는, 상기 측정부의 외주에 상기 진동자를 상기 밀착튜브로 눌러 붙여서 밀착시키는 고정튜브가 덮어 씌워져 있는 것을 특징으로 하고 있다.

즉, 고정튜브에 의하여 진동자가 밀착튜브로 눌러 붙여지기 때문에 진동자를 기울어짐 없이 측정용관체에 눌러 붙여 체결할 수 있다. 또한 정밀한 진동자를 외부의 충격으로부터 보호하는 역할도 담당하게 된다.

또한, 본 발명의 초음파 유량계는, 상기 밀착튜브에 상기 진동자를 끼워 넣기 위한 층단부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

이것에 의하면, 진동자는 밀착튜브의 외주면에서 벗어남이 없고, 또한 소정의 위치에 밀착된 상태로 유지되게 된다.

또한, 본 발명의 초음파 유량계는, 상기 밀착튜브의 양측에는 상기 진동자를 둘러싸서 외부와 격리시키는 돌출벽부가 형성되고, 이들 상기 돌출벽부의 사이에 상기 진동자가 체결되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

이와 같이, 진동자의 주위는 벽이 되는 돌출벽부에 의하여 부분적으로 외부와 격리되게 되고, 진동자의 체결 위치가 명확히 나타남과 동시에 진동자가 외부의 간섭으로부터 보호 된다. 물론 이들 돌출벽부 사이의 간격이 진동자의 폭으로 된 경우에는 유체의 흐름방향에서의 진동자의 어긋남이 억제되는 것이 된다.

또한, 본 발명의 초음파 유량계는, 상기 돌출벽부에 상기 진동자를 상기 측정용관체 측에 눌러 붙이는 진동자 고정용부재가 체결되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

이와 같이, 진동자는 밀착튜브에 체결된 진동자 고정용부재에 의하여 배면으로부터 측정용관체 측을 향하여 눌러 붙여지게 된다.

또한, 본 발명의 초음파 유량계는, 상기 진동자 고정용부재가 상기 진동자의 배면에 점 또는 직선으로 접촉하는 접촉부를 구비하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

이와 같이, 진동자는 이 배면 전체가 눌러 붙여지는 것과는 다르고, 점 또는 직선으로 된 접촉부에서 눌러 붙여지게 된다. 진동자 배면의 부분적인 위치가 눌러 붙여짐으로써, 이 눌러 붙임력이 진동자의 전체에 걸쳐서 전달되고, 진동자의 휨을 얻을 수 있어서 밀착튜브에 확실하게 밀착한다.

그리고, 눌러 붙여지지 않는 진동자의 부분적인 장소는 자유단으로 되어 구속되지 않기 때문에 진동자의 진동을 적절하게 얻을 수 있어 감도를 높일 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 초음파 유량계는, 상기 돌출벽부에는 상기 진동자에 접속된 리드선을 가로지르는 홈부 또는 관통공이 형성되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

이와 같이, 진동자에 접속된 리드선이 돌출벽부의 벽면에 설치된 홈부 또는 관통공에 가로지름으로써 리드선을 처리하기 위해 필요하게 되는 여유의 공간이 배제된다. 또한 리드선을 홈부 또는 관통공을 가로지름으로써 진동자의 일시적인 구속이 이루어지고, 체결상태를 고정시키는 것이 가능하다. 결국 진동자를 고정할 때에 보조적인 기능을 할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예의 초음파 유량계를 도면을 참조하여 설명한다.

[제1실시예]

도1 내지 도4는 제1실시예의 초음파 유량계를 설명하는 도이고, 도에 있어서 부호 1은 초음파 유량계이다. 이 초음파 유량계(1)는 예를 들면, 염화비닐이나 불소수지 등의 내약품성이 우수한 합성수지로 형성되고, 내부에 유체가 흐르는 측정용관체(2)와, 이 측정용관체(2)에 그 길이방향으로 간격을 두고 설치된 측정부(3)를 가지고 있다.

도2 및 도3에도 나타낸 바와 같이, 측정부(3)는 측정용관체(2)의 외주에 설치된 예를 들면, 실리콘고무로 된 고무 등의 양호한 탄성을 갖는 재료로 되어 소정 두께의 통형상으로 형성된 밀착튜브(4)와, 이 밀착튜브(4)의 표면에 장착시킨 상태로 체결된 진동자(5)를 가지고 있고, 외주측이 고정튜브(6)에 의하여 덮어 씌워져 있다.

측정용관체(2)의 측정부(3) 부분에는 도4에 나타낸 바와 같이, 원주방향에 걸쳐서 체결요홈부(7)가 형성되어 있고, 이 체결요홈부(7)에 밀착튜브(4)가 끼워 넣어져 있다.

여기서, 체결 전의 밀착튜브(4)는 그 내경이 체결요홈부(7)에서의 측정용관체(2)의 외경보다도 작게 되어 있다.

따라서, 이 밀착튜브(4)를 그 내경을 넓혀서 측정용관체(2)의 체결요홈부(7)에 끼워 넣음에 따라 밀착튜브(4)의 내주면이 측정용관체(2)의 체결요홈부(7)에서의 외주면에 틈새없이 확실하게 밀착되어 있다.

그리고, 측정용관체(2)의 외주면에 밀착된 밀착튜브(4)의 외주면에 설치된 원호상의 진동자(5)도 고정튜브(6)에 의하여 밀착튜브(4)의 외주면에 눌러 붙여져 밀착된 상태로 고정되어 있다.

여기서, 진동자(5)를 밀착튜브(4)에 눌러 붙인 상태로 고정하는 고정튜브(6)는 열수축성을 갖는 합성수지로 형성된 것으로, 밀착튜브(4)의 외주면에 진동자(5)를 배설한 상태에서 진동자(5)의 체결 장소를 덮도록 체결된다. 그리고 고정튜브(6)를 덮은 상태에서 열을 가하여 열수축시키고, 열수축된 고정튜브(6)에 의해 진동자(5)가 밀착튜브(4)에 눌러 붙여져 밀착된 상태로 고정되게 된다.

또한, 도면중 부호 8은 진동자(5)에 연결되는 리드선이다.

이와 같이, 상기 구조의 초음파 유량계(1)에 의하면, 측정용관체(2)의 외주면에 밀착상태로 체결된 탄성을 갖는 재료로 되는 소정 두께의 통형상의 밀착튜브(4)에 진동자(5)가 눌러 붙여진 상태로 체결되어 있기 때문에 진동자(5)와 측정용관체(2) 내의 유체와의 진동의 전달을 균일하게 실시할 수 있고, 이것에 의해 종래에서 처럼 접착제에 의하여 진동자를 직접 체결한 경우와 같이 진동자가 접 착제의 두께의 흐트러짐에 의하여 기울어져 고정되기도 하고, 접착제 내에 기포가 잔류하기도 함에 따른 측정데이터의 흐트러짐의 발생을 확실하게 방지할 수 있고, 유량의 측정을 정확하게 실시할 수 있다.

게다가, 측정용관체(2)에 형성된 체결요홈부(7)에 밀착튜브(4)를 끼워 넣음으로써 확실하게 밀착튜브(4)를 측정용관체(2)의 소정 위치에 체결할 수 있다.

더욱이, 밀착튜브(4)의 내경이 측정용관체(2)의 체결요홈부(7)에서의 외경 보다도 작게 형성되어 있기 때문에 밀착튜브(4)를 넓혀서 측정용관체(2)에 체결함으로써 밀착튜브(4)의 내주면을 확실하게 측정용관체(2)의 외주면에 양호하게 밀착시킬 수 있다.

또한, 체결요홈부(7)에 의하여 측정부(3)의 위치를 결정할 수 있고, 조립작업의 간이화 및 측정부의 배치를 오차없이 소정의 위치에 설치하는 것이 가능하게 된다. 이것에 의하여 초음파 유량계를 양산하는 경우에 있어서도 정확하고 안정된 유량의 측정을 실시할 수 있는 복수의 초음파 유량계를 제공할 수 있다.

또, 상기의 예에서는 원호상의 진동자(5)를 이용한 초음파 유량계(1)에 대해서 설명하였지만, 도5에 나타낸 바와 같이, 밀착튜브(4)의 외주에 링형상의 진동자(5)를, 그 내주면을 밀착튜브(4)에 밀착시켜서 서로 끼워도 좋다.

또한, 밀착튜브(4)의 외주면이 평면으로 된 형상에서 설명하였지만, 이 외주면에 진동자(5)의 형상에 맞춘 돌출부 또는 요홈부를 형성하고, 이 층단부에 진동자(5)를 끼워 넣어 밀착 고정시켜도 좋다.

이것에 의하면, 고정튜브(6)를 덮어 설치하지 않아도 진동자(5)의 원주방향 의 어긋남이나 축선방향의 어긋남을 억제하는 것이 가능하다.

[제2실시예]

다음으로, 도6을 이용하여 제2실시예에서의 초음파 유량계에 대해서 설명한다. 또 도6(a)는 측정부(3)의 축선방향에서의 단면도, 도6(b)는 (a)의 실선 A에서의 부분단면도를 나타내고 있다.

도에 있어서, 부호 10은 도6(a)에서 좌우의 양측에 돌출벽부(10a)를 구비함과 동시에 원호상의 진동자(5)를 양측의 돌출벽부(10a)의 사이에 끼워 넣어 밀착하여 고정시키는 밀착튜브를 나타내고, 제1실시예에 나타낸 밀착튜브(4)와 동등한 기능을 갖는 것이다.

또한, 부호 13은 밀착튜브(10)에 밀착된 진동자(5)를 외측으로부터 눌러 붙이는 진동자 고정용부재를 나타내고 있다.

밀착튜브(10)는, 제1실시예와 동일 형태로 예를 들면, 실리콘고무로 된 고무 등의 양호한 탄성을 갖는 재료로 되고, 소정 두께의 통형상으로 형성됨과 동시에 그 양측인 측정용관체(2)의 길이방향측에 위치하는 가장자리측에는 외측으로 향하여 돌출하는 돌출벽부(10a)가 각각 형성되어 있다.

더욱이, 양측의 돌출벽부(10a)에 둘러싸여 형성된 오목부(B)에는 진동자(5)가 끼워지기 위한 층단부(10c)가 형성되고, 층단부(10c)의 폭은 진동자(5)의 폭에 맞게 형성되어 있다.

또한, 이들 돌출벽부(10a)는 마주보는 면이 겹치도록 측정용관체(2)의 축선방향에 대하여 부분적으로 큰 높이를 가지고 형성된 계란형으로 되어 있고, 이렇게 높은 높이를 가진 돌출벽부(10a)에는 측정용관체(2)의 축선방향과 평행하게 서로 동일축으로 된 구멍부(10d)가 각각 형성되어 있다.

더욱이, 도6(b)에 나타낸 바와 같이, 돌출벽부(10a)의 측면에는 리드선(8)(도 1 ~ 3 참조)을 끌어들여 구속하는 리드선삽입공(11; 홈부)이 형성되고, 리드선(8)이 외부에 접속될때 까지의 중간부분을 가로지르는 역할을 담당하고 있다.

리드선삽입공(11)은, 상술한 바와 같이 진동자(5)에 연결되는 리드선(8)을 가로지르고, 이 리드선(8)을 간이적으로 구속하는 역할을 담당하고 있다.

리드선(8)을 구속하는 것으로, 진동자(5)는 밀착튜브(10)의 체결 위치에서 그 상태를 유지하게 되고, 예를 들면 접착제로 진동자(5)를 고정하는 경우, 접착제가 경화할 때까지 진동자(5)를 정위치에서 억제하는 역할을 담당하고 있다.

밀착튜브(10)의 내주면에는, 후술하는 측정용관체(2)의 측정부(3)에 형성된 감합요홈부(7a)에 서로 끼워지는 감합돌출부(10b)가 형성되어 있다. 결국 밀착튜브(10)의 내주면이 부분적으로 돌출형상으로 되고, 제1실시예에 나타낸 바와 같은 밀착튜브(4) 전체가 측정용관체(2)에 끼워 넣어지는 경우와는 다른 형상으로 되어 있다.

진동자 고정용부재(13)는 원주형상으로 되고, 이 양단에 형성된 고정용돌출부(13a, 13b)가 상술한 밀착튜브(10)의 양 돌출벽부(10a)의 구멍부(10d)에 각각 고정된다.

진동자 고정용부재(13)와 밀착튜브(10)의 사이에는, 진동자(5)를 설치하기 위한 틈새가 형성되어 있고, 이 틈새에 진동자(5)를 배설한 상태에서 진동자 고정용부재(13)는 진동자(5)를 배면으로부터 눌러 붙이게 된다. 따라서, 진동자 고정용부재(13)의 외경은 진동자(5)의 두께 치수를 고려하여 형성되어 있다.

진동자(5)의 배면과 진동자 고정용부재(13)의 측면둘레면는 서로 곡면끼리 접촉하게 되기 때문에 측정용관체(2)의 축선방향과 평행하게 된 직선상의 접촉부가 형성되게 된다.

이것에 의해 진동자(5)의 원주방향에서의 중앙부가 밀착튜브(10)에 눌러 붙여지게 되고, 또한 눌러 붙여진 힘이 진동자(5)의 원주방향에 걸쳐서 전달된다. 그리고 전달된 힘이 진동자(5)의 휨에 작용하고, 진동자(5) 전체에 걸쳐서 밀착튜브(10)에 밀착한다.

더욱이, 진동자(5)의 원주방향에서의 중앙부를 제외한 양측은 구속되지 않은 자유단으로 되기 때문에 접촉하는 밀착튜브(10)와 함께 초음파에 의한 진동을 확실하게 수신하는 것이 가능하게 된다. 결국 진동자(5)를 부분적으로 눌러 붙이는 것으로 감도의 향상을 도모할 수 있다.

측정용관체(2)에는 측정부(3) 부분에 원주방향에 걸쳐서 감합요홈부(7a)가 형성되어 있고, 이 감합요홈부(7a)에 밀착튜브(4)의 감합돌출부(10b)가 끼워 넣어져 있다. 결국 상술한 바와 같이 제1실시예에 나타낸 체결요홈부(7)와 비교하여, 감합요홈부(7a)는 밀착튜브(10)의 폭 전부가 서로 끼우도록 하는 길이를 갖지 않고 내주에 형성된 감합돌출부(10b)에 맞는 길이로 형성되는 것이다.

물론, 밀착튜브(10)는, 그 최소의 내경인 감합돌출부(10b)의 내주 부분의 내 경이 측정용관체(2)의 외경보다도 작게 형성되어 있다.

따라서, 이 밀착튜브(10)는, 감합돌출부(10b)의 내경을 넓혀서 측정용관체(2)의 감합요홈부(7a)에 끼워 넣음으로써 밀착튜브(10)의 내주면에 형성된 감합돌출부(10b)가 측정용관체(2)의 감합요홈부(7a)에서의 외주면에 틈새없이 확실하게 밀착되는 것이다.

측정부(3)에 형성된 감합요홈부(7a)에 의하여 제1실시예에 나타낸 체결요홈부(7)와 같은 형태로, 각 측정부(3)의 거리가 확실하게 결정되게 된다. 이것에 의해 정확한 유량을 측정할 수 있다.

그리고, 정밀도 높은 초음파 유량계(1)를 양산하는 경우에는 각 측정부(3)의 간격을 흐트러짐 없이 일정하게 할 필요가 있고, 이것은 간격을 규정하는 감합요홈부(7a)에 의하여 실현되고 있다. 또한 조립시에는 단지 감합요홈부(7a)에 감합돌출부(10b)를 체결하는 것만으로 좋고, 조립작업을 간편하게 할 수 있다.

또한, 밀착튜브(10)와 측정용관체(2)와의 틈새를 메워서 초음파를 확실하게 진동자(5)에 전달시키기도 하고, 초음파를 출력시키기도 하기 위해 겔(gel)상의 물질을 개재시키는 것이 적합하다. 이를 위해 본 실시예에서는 상기의 겔(gel)상의 물질을 이용하고, 동시에 밀착튜브(10)로의 밀착을 촉진하기 위해 겔상으로 된 접착제를 이용하고 있다.

감합돌출부(10b)와 감합요홈부(7a)의 사이에는 이 접착제가 도포되고, 진공으로 된 진공조내에서 건조시켜서 고정시킨다. 이것에 의하여 접착제 중에 들어 있는 기포는 진공측으로 끌어당겨지게 되고, 접착제 중으로부터 제거되어 겔상의 상 태에서 건조하게 된다.

따라서, 밀착튜브(10)와 측정용관체(2)의 사이에는 기포가 잔류하지 않아 균일한 얇은 겔상의 접착제의 막이 형성된다.

또한, 진공조내에서 실시하는 접착제의 건조작업은 진동자(5)를 밀착튜브(10)의 외주에 체결한 측정부(3)의 완성 상태에서 실시한다. 결국 후술하는 진동자(5)와 밀착튜브(10)의 사이에 겔상의 접착제를 개재시켜서 고정한 경우에 발생하는 기포나, 접착제와 밀착튜브(10), 접착제와 측정용관체(2)의 사이에 들어 있는 기포 등이 전부 없어지게 된다. 따라서 진동자(5)로부터 유체까지의 사이에 기포가 없게 됨으로써 초음파의 발신상태 및 수신의 감도는 높여지게 된다.

또한, 측정용관체(2)에는 측정부(3)의 근방에 외경이 작게 된 외경축소부(2a)가 형성되어 있다. 이 외경축소부(2a)는 밀착튜브(10)가 측정용관체(2)의 끝단부로부터 끼워져서 측정부(3)에 도달할 때까지의 측정용관체(2)의 외측 부분에 형성되고, 지면에서 측정부(3)의 좌측에 위치하고 있다.

밀착튜브(10)를 측정부(3)로 이동시키는 때, 밀착튜브(10)는 측정용관체(2)의 끝단부로부터 외경축소부(2a)를 통과한다. 밀착튜브(10)가 외경축소부(2a)에 도달하면, 외경축소부(2a)의 외경보다도 밀착튜브(10)의 내경이 크기 때문에 밀착튜브(10) 외경축소부(2a)와의 사이에는 틈새가 발생한다. 그리고 이 틈새로 접착제가 흘러 들어감으로써 밀착튜브(10)의 내주면에 접착제가 도포되고, 도포된 상태대로 밀착튜브(10)는 측정부(3)로 이동시키게 된다.

그러면, 밀착튜브(10)는 외경축소부(2a)로부터 벗어나기 때문에 접착제가 도포된 틈새는 측정용관체(2)의 외경에 의하여 점점 좁게된다. 이것에 의하여 접착제는 점점 얇게 늘려지게 된다.

이것에 의하여, 밀착튜브(10)와 측정용관체(2)의 사이에는 기포가 들어 있지 않은 얇은 막형태로 형성된 겔상의 접착제를 개재시키는 것이 가능하다.

또한, 진동자 고정용부재(13)를 밀착튜브(10)에 확실하게 고정시키기 위해 진동자(5)의 배면에 겔상의 접착제를 더 도포하고 있다.

이것은 밀착튜브(10)의 유연성에 의하여 양측의 돌출벽부(10a)가 열리는 것이 예상되고, 이것에 의하여 발생하는 진동자 고정용부재(13)의 탈락을 방지하여 초음파 유량계(1)의 내구성, 신뢰성을 확보할 목적으로 실시하는 것이다.

더욱이, 상술한 겔상의 접착제를 진동자(5)와 밀착튜브(10)의 사이에 도포하는 것으로 하여도 좋고, 도포 후에 진동자 고정용부재(13)를 체결하는 눌러 붙임력에 의하여 이 접착제는 균등한 두께로 얇게 늘어나서 진동자(5)의 고정을 실시하게 된다. 이에 따라, 접착제를 이용하여 고정하는 경우에 있어서도 정확한 측정데이터를 얻는 것이 가능하도록 되어 있다.

또한, 상기에서 설명한 겔상의 접착제를 이용한 구성은, 본 실시예의 일예를 나타낸 것이고, 반드시 도포할 필요는 없다.

이와 같이, 상기 구조의 초음파 유량계(1)에 의하면, 측정용관체(2)의 외주면에 밀착상태로 체결된 탄성을 갖는 재료로 되고, 소정 두께의 통형상의 밀착튜브(10)에 진동자(5)가 진동자 고정용부재(13)에 의하여 눌러 붙여진 상태로 체결되어 있기 때문에 진동자(5)와 측정용관체(2) 내의 유체와의 진동 전달을 균일하게 실시할 수 있고, 측정데이터의 흐트러짐 발생을 확실하게 방지할 수 있고, 유량의 측정을 정확하게 실시할 수 있다. 또한 종래와 같이 접착제를 이용한 경우에 있어서도 접착제 두께의 흐트러짐을 없애고, 측정데이터의 흐트러짐 발생을 확실하게 방지하는 것이 가능하다.

게다가, 측정용관체(2)에 형성된 감합요홈부(7a)에 밀착튜브(10)의 감합돌출부(10b)를 끼워 넣는 것에 의해 확실하게 밀착튜브(10)를 측정용관체(2)의 소정 위치에 체결할 수 있음과 동시에 측정 간격이 확실하게 결정되어 측정 정밀도의 향상을 도모할 수 있다. 그리고 양산시 조립작업의 용이화를 도모할 수 있다.

또한, 진동자(5)를 둘러싸도록 돌출벽부(10a)가 형성되어 있기 때문에 정밀한 진동자(5)를 외부의 간섭으로부터 보호할 수 있다.

더욱이, 진동자(5)를 고정하는 경우에 리드선(8)의 구속에 의하여 진동자(5)의 임시 체결을 실시할 수 있고, 진동자(5)의 위치결정, 체결을 용이하게 실시하는 것이 가능하게 된다.

또한, 상기의 예에서는 측정용관체(2)에 감합요홈부(7a)를 형성하고, 밀착튜브(10)에 감합돌출부(10b)를 형성한 구성을 나타냈지만, 측정용관체(2)의 측정부(3)에 감합돌출부를 형성하고, 밀착튜브(10)에 감합요홈부를 형성하는 것으로 하여도 좋다.

또한, 리드선삽입공(11)은 외측으로부터 파여진 홈형상으로 되어 있지만, 외측으로 연결되지 않는 관통공으로 형성하여도 좋다. 이 경우 리드선(8)은 진동자(5) 측과의 접속장소와 반대측의 끝단부로부터 관통공으로 된 리드선삽입공에 끼워 넣어 가로지르게 되고, 리드선(8)의 구속이 보다 향상되게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 초음파 유량계에 의하면, 하기의 효과를 얻을 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 초음파 유량계에 의하면, 측정용 관체의 외주면에 밀착상태로 체결된 탄성을 갖는 재료로 되는 소정 두께의 통형상의 밀착튜브에 진동자가 눌러 붙여진 상태로 체결되어 있기 때문에 진동자와 측정용 관체 내의 유체와의 진동 전달을 균일하게 실시할 수 있고, 이것에 의해 종래와 같이 접착제에 의하여 진동자를 측정용 관체에 직접 체결한 경우처럼 진동자가 접착제 두께의 흐트러짐에 의하여 기울어져 고정되기도 하고, 접착제 내에 기포가 잔류하기도 하는 것에 의한 측정데이터의 흐트러짐의 발생을 확실하게 방지할 수 있고, 유량의 측정을 정확하게 실시할 수 있다.

또한, 본 발명의 초음파 유량계에 의하면, 밀착튜브의 내경이 측정용 관체의 외경보다도 작게 형성되어 있기 때문에 밀착튜브를 넓혀서 측정용 관체에 체결함에 따라 밀착튜브의 내주면을 확실하게 측정용 관체의 외주면에 양호하게 밀착시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 초음파 유량계에 의하면, 측정용 관체에 형성된 체결요홈부에 밀착튜브를 끼워 넣음에 따라 확실하게 밀착튜브를 측정용 관체의 소정 위치에 체결할 수 있다. 또한 측정부의 간격을 확실하게 결정할 수 있어 측정 정밀도의 향상과 함께 양산성을 향상시키는 것도 가능하게 된다.

또한, 본 발명의 초음파 유량계에 의하면, 측정용 관체의 원주방향에 걸쳐서 형성된 감합요홈부에 밀착튜브의 내주의 원주방향에 걸쳐서 형성된 감합돌출부가 끼워 넣어짐에 따라 확실하게 밀착튜브를 측정용 관체의 소정 위치에 체결할 수 있다. 또한 측정부의 간격을 확실하게 결정할 수 있어 측정 정밀도의 향상과 함께 양산성을 향상시키는 것이 가능하다. 또한 측정용 관체의 형성 후에 감합요홈부를 용이하게 형성할 수 있고, 진동자의 감도에 대응하여 최적의 위치에 진동자를 체결할 수 있다. 또한 감합요홈부의 길이를 감합돌출부에 맞게 자유롭게 변경할 수 있고, 감합요홈부의 길이를 좁게함에 따라 측정용 관체 강도의 저감을 억제하는 것이 가능하게 된다.

또한, 본 발명의 초음파 유량계에 의하면, 측정용 관체의 원주방향에 걸쳐서 형성된 감합돌출부에 밀착튜브 내주의 원주방향에 걸쳐서 형성된 감합요홈부가 끼어 넣어짐에 따라 확실하게 밀착튜브를 측정용 관체의 소정 위치에 체결할 수 있다. 또한 측정부의 간격을 확실하게 결정할 수 있어 측정 정밀도의 향상과 함께 양산성을 향상시키는 것이 가능하게 된다. 또한 측정용 관체의 두께를 감소시키는 것이 아니기 때문에 측정용 관체의 강도를 충분하게 확보할 수 있다.

또한, 본 발명의 초음파 유량계에 의하면, 원호상의 진동자를 측정용 관체의 외주면에 밀착튜브를 끼워서 눌러 붙임에 따라 진동자를 기울어짐 없이 측정용 관체에 체결할 수 있다. 또한 밀착튜브에 대해서 용이하게 체결을 실시할 수 있다.

또한, 본 발명의 초음파 유량계에 의하면, 링형상의 진동자를 측정용 관체의 외주면에 밀착튜브를 끼워서 장착함에 따라 진동자를 기울어짐 없이 측정용 관체에 체결할 수 있다.

또한, 본 발명의 초음파 유량계에 의하면, 고정튜브에 의하여 진동자가 밀착튜브에 눌러 붙여지기 때문에 진동자를 기울어짐 없이 측정용 관체에 눌러 붙여서 체결할 수 있다. 또한 진동자의 보호를 촉진하여 초음파 유량계의 내구성과 신뢰성을 향상시키는 것이 가능하게 된다.

또한, 본 발명의 초음파 유량계에 의하면, 상기 밀착튜브에는 상기 진동자를 끼워 넣기 위한 층단부가 형성되어 있기 때문에 진동자의 어긋남을 확실하게 배제하여 밀착상태를 보다 적절하게 유도할 수 있고, 정확한 유량을 측정할 수 있다.

또한, 본 발명의 초음파 유량계에 의하면, 밀착튜브의 양측에 진동자를 둘러싸서 외부와 격리시키는 돌출벽부가 형성되고, 이들 돌출벽부의 사이에 진동자가 체결되어 있기 때문에 진동자의 어긋남을 확실하게 배제하여 정확한 유량의 측정을 실시하는 것이 가능하게 된다. 또한 진동자를 외부의 간섭으로부터 보호할 수 있고, 초음파 유량계의 내구성, 신뢰성을 향상시키는 것이 가능하게 된다.

또한, 본 발명의 초음파 유량계에 의하면, 진동자를 측정용 관체에 눌러 붙이는 진동자 고정용 부재가 돌출벽부에 체결되어 있기 때문에 진동자를 밀착튜브에 확실하게 밀착시킬 수 있고, 정확한 유량을 측정할 수 있다. 또한 접착제 등의 물질을 밀착튜브와의 접촉면에 도포하지 않아도 진동자의 체결을 실시하는 것이 가능하게 된다.

또한, 본 발명의 초음파 유량계에 의하면, 진동자 고정용 부재가 진동자의 배면에 점 또는 직선으로 접촉하는 접촉부를 구비하여 형성되어 있기 때문에 진동자의 기울어짐이나, 눌러 붙임력의 치우침이 제거되고, 또한 진동자의 감도가 향상되어 정확한 유량을 측정할 수 있다. 또한 예를 들면 접착제 등의 물질을 밀착튜브와 진동자 사이에 도포하는 경우에 있어서도 균일한 두께로 접착제의 막을 얻을 수 있고, 정확한 유량의 측정을 실시할 수 있다.

또한, 본 발명의 초음파 유량계에 의하면, 돌출벽부의 벽면에 진동자에 접속된 리드선을 가로지르는 홈부, 또는 관통공이 형성되어 있기 때문에 리드선을 처리하기 위한 잉여 공간이 배제되고, 측정부 부근의 공간 절약화를 실현할 수 있다. 또한 리드선을 외부의 간섭으로부터 보호할 수 있다. 또한 리드선을 구속함에 따라 진동자의 체결시 위치결정, 임시 고정을 실시할 수 있고, 조립작업의 용이화를 도모하는 것이 가능하게 된다.

Claims (13)

1. 유체가 흐르는 측정용 관체와, 이 측정용 관체에 그 길이 방향으로 간격을 두고 설치된 측정부를 갖고, 이들 측정부 사이에서의 양방향의 초음파의 전파시간의 차로부터 액체의 유속을 구하여 유량을 측정하는 초음파 유량계에 있어서,

   상기 측정부는 상기 측정용 관체의 외주에 밀착한 상태로 체결된 탄성을 갖는 재료로 된 소정 두께의 통형상의 밀착튜브와, 이 밀착튜브의 외주면에 눌러 붙여진 상태로 고정된 진동자를 갖는 것을 특징으로 하는 초음파 유량계.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 밀착튜브는 그 내경이 상기 측정용 관체의 외경보다도 작게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 초음파 유량계.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 측정용 관체에는 원주방향에 걸쳐서 체결요홈부가 형성되고, 이 체결요홈부에 밀착튜브가 끼워져 있는 것을 특징으로 하는 초음파 유량계.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 측정용 관체에는 원주방향에 걸쳐서 감합요홈부가 형성되고, 상기 밀착튜브의 내주에는 원주방향에 걸쳐서 상기 감합요홈부에 서로 끼워지는 감합돌출부가 형성되고, 상기 밀착튜브가 상기 감합요홈부와 상기 감합돌출부가 서로 끼워짐에 따라 상기 측정용 관체에 체결되어 있는 것을 특징으로 하는 초음파 유량계.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 측정용 관체에는 원주방향에 걸쳐서 감합돌출부가 형성되고, 상기 밀착튜브의 내주에는 원주방향에 걸쳐서 상기 감합돌출부에 서로 끼워지는 감합요홈부가 형성되고, 상기 밀착튜브가 상기 감합돌출부와 상기 감합요홈부의 서로 끼워짐에 따라 상기 측정용 관체에 체결되어 있는 것을 특징으로 하는 초음파 유량계.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 진동자는 원호상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 초음파 유량계.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 진동자는 링형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 초음파 유량계.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 측정부의 외주에는 상기 진동자를 상기 밀착튜브에 눌러 붙여 밀착시키는 고정튜브가 덮어 씌워져 있는 것을 특징으로 하는 초음파 유량계.
9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 밀착튜브에는 진동자를 끼워 넣기 위한 층단부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 초음파 유량계.
10. 제 1 항에 있어서, 상기 밀착튜브의 양측에는 상기 진동자를 둘러 싸서 외부와 격리시키는 돌출벽부가 형성되고, 이들 상기 돌출벽부의 사이에 상기 진동자가 체결되어 있는 것을 특징으로 하는 초음파 유량계.
11. 제 10 항에 있어서, 상기 돌출벽부에는 상기 진동자를 상기 측정용 관체측에 눌러 붙이는 진동자 고정용부재가 체결되어 있는 것을 특징으로 하는 초음파 유량계.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 진동자 고정용부재는 상기 진동자의 배면에 점 또는 직선으로 접촉하는 접촉부를 구비하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 초음파 유량계.
13. 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 돌출벽부의 벽면에는 상기 진동자에 접속된 리드선을 가로지르는 홈부 또는 관통공이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 초음파 유량계.

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