KR100839621B1 - 초음파 유량계 - Google Patents

Abstract

외부로부터의 진동이나 온도에 의한 영향을 최소한으로 억제하여 정확한 유량의 측정을 가능하게 한다.

유체가 흐르는 측정용관체(2)에 길이 방향으로 간격을 두고 진동자(5)를 갖는 측정부(3)를 설치하고, 측정부(3) 사이에서의 양방향의 초음파 전파시간의 차(差)로부터 유체의 유속을 구하여 유량을 측정하는 초음파 유량계(1b)로 한다. 베이스부로 되는 함체(50')의 하부함체(51')에 측정부(3) 사이의 간격보다도 넓은 간격을 두고 한 쌍의 고정부(14')를 설치한다. 측정부(3)의 축방향으로 바깥방향측에서의 측정용관체(2)를, 고정부(14')를 구성하는 좌측고정부재(14a')와 우측고정부재(14b')를 맞대는 것에 의해 각각의 고정요홈부(21)에 의하여 고정시킨다. 또한 측정부(3) 및 측정용관체(2)를 덮도록 함체(50) 내에 단열재(61)를 충진하여 구비하는 구성으로 했다.

측정용관체, 초음파 유량계

Description

초음파 유량계{Ultrasonic Flow Meter}

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

도2는 본 발명의 제1실시예에서의 초음파 유량계의 구성 및 구조를 설명하는 초음파 유량계의 측면도이다.

도3은 본 발명의 제1실시예에서의 초음파 유량계를 지지대에 고정하는 고정부의 구성 및 구조를 설명하는 고정부의 분해단면도이다.

도4는 본 발명의 제1실시예에서의 초음파 유량계를 지지대에 고정하는 고정부의 구조를 설명하는 고정부의 평면도이다.

도5는 본 발명의 제1실시예에서의 초음파 유량계를 지지대에 고정하는 고정부의 구조를 설명하는 측정용관체의 고정부분의 일부의 단면도이다.

도6은 본 발명의 제1실시예에서의 초음파 유량계를 지지대에 고정하는 고정부의 구조를 설명하는 측정용관체의 고정부분의 일부의 단면확대도이다.

도7은 본 발명의 제2실시예에서의 초음파 유량계의 구성 및 구조를 설명하는 도이고, (a)는 초음파 유량계의 분해도, (b)는 측정용관체의 축선을 따른 단면에서 본 초음파 유량계의 단면도이다.

도8은 제2실시예의 변형예를 나타낸 초음파 유량계의 구성 및 구조를 설명하는 도이고, (a)는 초음파 유량계의 사시도, (b)는 측정용관체의 축선을 따른 H-H단면에서 본 초음파 유량계의 단면도이다.

도9는 물의 온도와 음속과의 관계를 나타낸 그래프선도이다.

도10은 수온 20℃에서의 진동자 출력을 설명하는 실험데이터이고, (a)는 시간(T)에서의 기준유량의 변화를 나타낸 그래프선도, (b)는 (a)에 나타낸 기준유량에 대한 진동자 출력의 변화를 나타낸 그래프선도이다.

도11은 수온 29℃에서의 진동자 출력을 설명하는 실험데이터이고, (a)는 시간(T)에서의 기준유량의 변화를 나타낸 그래프선도, (b)는 (a)에 나타낸 기준유량에 대한 진동자 출력의 변화를 나타낸 그래프선도이다.

본 발명은 초음파를 이용하여 관로내를 흐르는 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 타 방측의 진동자에서 수신시키고, 또한 타방측의 진동자로부터 초음파를 발신시켜서 일방측의 진동자에서 수신시키고, 이들의 초음파 전파시간의 차(差)로부터 측정용관체내의 유체의 유속을 구하고, 이 유속으로부터 유량을 측정하도록 되어 있다.

그런데, 이 초음파 유량계는 각각의 측정부 사이에 외부로부터 진동이 가해지면 측정오차가 발생하고, 측정데이터의 특성이 흐트러져서 유량의 정확한 측정에 불합리함이 발생한다는 문제가 있었다.

또한, 유체의 온도에 의하여 음속, 결국은 초음파의 속도가 변화하기 때문에 유체의 온도에 맞춘 환산값을 이용하여 유량의 측정을 실시하는 것을 필요로 하게 되어 있다.

그러나, 진동자로부터 발신된 초음파가 유체의 온도 이외, 예를들면, 외부의 주위온도 등에 좌우되면 유체의 온도에 따라 유량을 환산 보정함에도 불구하고, 미소한 온도변화에 의하여 음속이 변화하고, 정확한 유량의 측정에 불합리함이 발생한다는 문제가 있었다.

유체의 온도에 의한 음속의 변화에 대하여 도면을 이용하여 보다 상세하게 설명한다.

도9는 물(유체)의 온도(℃)와 음속(m/s)과의 관계를 나타낸 그래프선도이다. 또한, 도10(a)는 수온 20℃의 경우에 있어서의 시간(T) 경과마다의 기준유량의 변화를 나타낸 그래프선도, 도10(b)는 도10(a)의 기준유량에 대한 진동자의 출력을 나타낸 그래프선도이다. 또한 도11(a)는 수온 29℃의 경우에 있어서의 시간(T) 경과마다의 기준유량의 변화를 나타낸 그래프선도, 도11(b)는 도11(a)의 기준유량에 대한 진동자의 출력을 나타낸 그래프선도이다.

또, 도10(a), 도11(a)에 나타낸 유량(Q) 및 기준유량의 단위는 1분당의 유량(mL/min)을 나타내고 있고, 또한 기준유량은 교정된 유량계에서 얻어지는 초음파 유량계의 측정용관체에 흐르는 유량을 나타내고 있다.

그리고, 이들 도9 부터 도11에 나타내는 그래프선도에서 진동자의 출력에 대한 유량의 환산값이 얻어진다.

진동자로부터 출력되는 초음파의 음속은 유체의 온도에 의하여 크게 변화하는 것이 일반적으로 알려져 있고, 도9에 나타낸 온도와 음속과의 관계를 나타낸 그래프선도에 표시할 수 있다. 도9에 나타낸 그래프선도에 의하면, 음속은 유체의 온도가 높아질수록 높게되는 것을 알 수 있다.

이와 같은 온도에 의한 음속의 변화를 고려한 뒤에, 도10(a)의 그래프선도에 나타낸 바와 같이, 기준으로 되는 유량계를 이용하여 수온 20℃의 물을 초음파 유량계의 측정용관체에 시각 0부터 1분당 1000mL와 500mL와의 2단계로 나누어 흘린다.

전자의 1단계째의 유량에 대해서는 시간 간격(T1)의 사이에서 유통시키고, 후자의 2단계째의 유량에 대해서는 1단계째부터 연속하도록 시간 간격(T2)의 사이에서 유통시키고 있다.

그러면, 도10(b)에 나타낸 바와 같이, 주위온도 24℃에서 진동자로부터 출력된 초음파 출력은 물이 흐르기 전의 시각(0) 이전에서 거의 변동이 없는 추이(A 참조)에 있던 것이 물의 유동개시(시각 0)에 맞추어 그 자리에서 변위폭(D1)으로 저 하(B 참조)하고 있음을 알 수 있다. 그리고, 물의 유량이 1000mL/min에서 500mL/min으로 변화(C 참조)하면 출력은 극히 약간의 변위폭(D2) 밖게 변화하고 있지 않음을 알 수 있다.

출력의 변위폭(D1)과 변위폭(D2)과의 차는, 도면에 나타낸 바와 같이 D1≫D2이고, 유량의 변화에서의 출력의 변화보다도 환경온도와 수온과의 차(4℃)의 온도변화에 의한 출력의 변화가 큰 것을 알 수 있다.

다음으로, 도10의 그래프선도에 비교하여 도11에 나타나는 수온 29℃의 물을 흘린 경우의 그래프선도에 대해서 설명한다. 도11(a)에 나타낸 바와 같이, 수온 29℃의 물을 기준으로 되는 유량계를 이용하여 초음파 유량계의 측정용관체에 시각 0부터 1분당 1000mL와 500mL와의 2단계로 나누어 흘린다. 전자의 1단계째의 유량에 대해서는 시간 간격(T3) 사이에서 유통시키고, 후자의 2단계째의 유량에 대해서는 1단계째부터 연속하도록 시간 간격(T4)의 사이에서 유통시키고 있다.

그러면, 도11(b)의 그래프선도에 나타낸 바와 같이, 주위온도 24℃에서 진동자로부터 출력된 초음파의 출력은 도10(a)와 같은 형태로 물이 흐르기 전의 시각 (0)의 단계에서 동일 위치에서 거의 변화하지 않는 추이(E 참조)에 있던 것이 물의 유동개시(시각 0)에 맞춰 그 자리에서 변위폭(D3)으로 상승(F 참조)하고 있음을 알 수 있다. 그리고, 물의 유량이 1000mL/min에서 500mL/min으로 변화(G 참조)하면 출력은 극히 약간의 변위폭(D4) 밖게 변화하고 있지 않는 것을 알 수 있다.

출력의 변위폭(D3)와 변위폭(D4)와의 차는, 도면에 나타낸 바와 같이, D3≫D4이고, 유량의 변화에서의 출력의 변화보다도 환경온도와 수온과의 차(5℃)의 온도변화에 의한 출력의 변화가 큰 것을 알 수 있다.

이와 같이, 초음파 유량계에 있어서는 유체의 온도변화에서의 진동자 출력의 변화보다도 극히 작은 출력영역에서 유량의 변화를 촉구하고 있다. 그리고 주위온도와 유체의 온도와의 차가 큰 만큼 진동자 출력이 크게 변화하는 것을 알 수 있다.

따라서, 유체의 온도가 외부의 주위온도에 조금이라도 좌우되면, 진동자 출력이 크게 변화하게 되고, 이 진동자 출력에서 극히 약간의 변위폭에서 유량을 측정하는 것은 측정오차를 초래할 가능성이 높았다.

이와 같이, 초음파 유량계에서는 주위온도에 의하여 정밀도 높은 유량을 측정하는 것이 곤란하게 되는 경우가 있었다.

본 발명은 상기의 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 외부로부터의 진동에 의한 영향을 최소한으로 억제하고, 또한 외부의 온도에 영향을 받는 것이 없이 정확하게 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 그 길이 방향으로 간격을 두고 설치된 측정부와를 갖고, 이들 측정부 사이에서의 양방향의 초음파 전파시간의 차로부터 액체의 유속을 구하여 유량을 측정하는 초음파 유량계에 있어서, 베이스부 상에 상기 측정부 사이의 간격보다도 넓은 간격을 두고 한쌍의 고정부가 설치된 지지대에, 간격을 두고 설치된 상기 측정부의 축방향으로 바깥방향측에서의 상기 측정용관체를 상기 고정부에 고정시킴으로써 지지되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

이와 같이, 베이스부 상에 설치된 고정부에 의하여 간격을 두고 설치된 측정부의 축방향으로 바깥방향측에서의 측정용관체가 고정되어 지지되어 있기 때문에 외부로부터의 진동을 고정부에서 차단할 수 있고, 이것에 의해 외부로부터의 진동의 영향을 받기 쉬운 측정부 사이에서의 측정의 신뢰성을 높일 수 있다.

또한, 본 발명의 초음파 유량계에 있어서, 상기 고정부가 서로 맞대어 고정되는 제1고정부재 및 제2고정부재를 갖고, 이들 제1고정부재 및 제2고정부재에는 서로 맞대어진 때에 상기 측정용관체의 외주를 고정하는 구멍부로 되는 원호상의 고정요홈부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

즉, 제1고정부재 및 제2고정부재에 형성된 고정요홈부에 측정용관체를 배치시킨 상태에서 제1고정부재와 제2고정부재를 맞대는 것에 의해 극히 용이하게 측정용관체의 외주를 고정할 수 있다.

또한 본 발명의 초음파 유량계는, 상기 고정부가 상하로 서로 맞대어 고정되는 하부고정부재 및 상부고정부재를 갖고, 이들 하부고정부재 및 상부고정부재에는 서로 맞대어진 때에 상기 측정용관체의 외주를 고정하는 구멍부로 되는 원호상의 고정요홈부가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

즉, 하부고정부재 및 상부고정부재에 형성된 고정요홈부에 측정용관체를 배치시킨 상태에서 하부고정부재와 상부고정부재를 맞대는 것에 따라 극히 용이하게 측정용관체의 외주를 고정할 수 있다.

또한, 본 발명의 초음파 유량계는, 상기 고정요홈부에서 형성되는 구멍부의 내경이 상기 측정용관체의 외경보다도 약간 작게 되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

이와 같이, 각 고정부재 끼리를 맞대는 것에 의해 형성되는 고정요홈부로 되는 구멍부가 측정용관체의 외경보다 약간 작게 형성되어 있기 때문에 양 고정부재에 의하여 측정용관체를 확실하게 고정할 수 있다.

또한, 본 발명의 초음파 유량계는, 상기 고정요홈부의 표면이 요철형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

즉, 고정요홈부의 표면이 요철형상으로 형성되어 있기 때문에 측정용관체를 확실하게 고정할 수 있고, 외부로부터의 진동의 영향을 더욱 저감시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 초음파 유량계는, 상기 고정요홈부의 표면이 원주방향을 따라 계합홈을 형성하는 것에 의해 요철형상으로 되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

즉, 고정요홈부의 표면이 원주방향을 따른 계합홈에 의하여 요철형상으로 형성되어 있기 때문에 측정용관체에서의 축방향으로의 진동을 계합홈에 의하여 확실하게 차단할 수 있다.

또한, 본 발명의 초음파 유량계는, 상기 계합홈이 V자상의 홈부인 것을 특징으로 하고 있다.

즉, 계합홈이 V자상의 홈부이기 때문에 측정용관체의 외주면을 계합홈으로 확실하게 파고 들어갈 수 있고, 이것에 의해 더욱 확실하게 측정용관체를 고정부에 고정시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 초음파 유량계는, 상기 고정요홈부에 복수의 상기 계합홈이, 고정하는 측정용관체의 축방향으로 간격을 두고 형성되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

이와 같이, 복수의 계합홈이 축방향으로 배열되어 설치되어 있기 때문에 측정용관체에 전달하는 진동을 더욱 확실하게 차단시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 초음파 유량계는, 상기 측정부를 덮어서 외부와의 열전달을 억제하는 단열수단이 설치되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

이와 같이, 측정부가 단열수단에 의하여 덮여져 있기 때문에 외부의 열이 측정부에 전달되기 어렵게 되고, 또한 측정부의 온도가 유지되게 된다. 결국 측정용관체를 흐르는 유체의 온도가 주요한 측정부에 영향을 미치는 것이 된다.

또한, 본 발명의 초음파 유량계는, 상기 단열수단이 단열재인 것을 특징으로 하고 있다.

이와 같이, 단열수단이 단열재에 의하여 구성되어 있기 때문에 단열이 보다 확실하게 행해지고, 예를 들면 측정부의 형상에 맞춰서 측정부를 덮는 것도 가능하게 되어 보다 적합한 단열을 촉구하는 것이 된다.

또한, 본 발명의 초음파 유량계는, 상기 단열수단이 상기 측정부를 수용하는 함체인 것을 특징으로 하고 있다.

이것에 의해, 측정부는 함체의 내부에 수용되어 외부로부터의 열전달을 제거 할 수 있게 된다. 함체는 단열작용을 갖는 열전도율이 낮은 재료를 이용하는 것이 적합하고, 예를 들면 SUS재 등을 사용하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 실시예의 초음파 유량계를 도면을 참조하여 설명한다.

[제1 실시예]

본 발명에 관한 초음파 유량계의 제1실시예에 대해서 설명한다.

도1 및 도2에 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 길이 방향으로 간격을 두고 설치된 측정부(3)를 가지고 있다.

측정부(3)는 측정용관체(2)의 외주에 진동자(5)를 밀착시키고, 그 외주측에 고정튜브(6)에 의해서 덮어 씌운 구조로 되어 있다.

또한, 도면중 부호 8은 진동자(5)의 리드선이다.

그리고, 상기와 같이 구성된 초음파 유량계(1)는 지지대(11)에 지지되어 있다.

이 지지대(11)는 양단부에 아래쪽으로 연장되는 다리부(12)가 설치된 베이스부(13)와, 이 베이스부(13)의 상면측에서의 양단부 근방에 설치된 고정부(14)를 가지고 있고, 이들 고정부(14)에 의하여 초음파 유량계(1)의 측정부(3)보다도 축방향 바깥측이 각각 지지되어 있다.

도3에 나타낸 바와 같이, 고정부(14)는 베이스부(13)에 고정되는 하부고정부재(14a)와, 이 하부고정부재(14a)의 상부에 고정되는 상부고정부재(14b)를 가지고 있다.

이들 하부고정부재(14a) 및 상부고정부재(14b)에는 각각 대향면에 원호상의 고정요홈부(21)가 형성되어 있고, 이들 하부고정부재(14a) 및 상부고정부재(14b) 끼리를 서로 맞댐으로써 각각의 고정요홈부(21)에 의하여 구멍부(22)가 형성되도록 되어 있다.

하부고정부재(14a)에는 그 하면측에 한 쌍의 나사구멍(23)이 형성되어 있고, 이 나사구멍(23)에 베이스부(13)에 형성된 체결구멍(24)으로 베이스부(13)의 하면측으로부터 끼워 넣은 스크류(25)를 비틀어 박는 것에 의해 베이스부(13)에 하부고정부재(14a)가 나사결합되어 고정되도록 되어 있다.

또한, 하부고정부재(14a)에는 그 상면측에 한 쌍의 연결용 나사구멍(26)이 형성되어 있고, 상부고정부재(14b)에는 하부고정부재(14a)의 상부에 설치한 때에 연결용 나사구멍(26)과 연통하는 나사삽입공(27)이 형성되어 있다.

그리고, 하부고정부재(14a)의 상부에 상부고정부재(14b)를 설치하고, 고정요홈부(21)로 되는 구멍부(22)에 초음파 유량계(1)의 측정용관체(2)를 배설한 상태에서 상부고정부재(14b)의 나사삽입공(27)으로 체결나사(28)를 삽입하여 연결용 나사구멍(26)으로 비틀어 박음으로써 이들 하부고정부재(14a) 및 상부고정부재(14b) 끼리가 체결되어 연결되고, 고정요홈부(21)로 되는 구멍부(22)에 초음파 유량계(1)의 측정용관체(2)가 고정되도록 되어 있다.

여기서, 하부고정부재(14a) 및 상부고정부재(14b)의 고정요홈부(21)로 되는 구멍부(22)는 그 내경이 측정용관체(2)의 외경보다도 약간 작게 되어 있다.

게다가, 도4 및 도5에 나타낸 바와 같이, 이들 하부고정부재(14a) 및 상부고정부재(14b)의 고정요홈부(21)에는 원주방향을 따라 V자상의 복수의 계합홈(31)이 축방향으로 간격을 두고 형성되어 있다.

이것에 의해, 이 고정부(14)에 의하여 초음파 유량계(1)의 측정용관체(2)를 고정한 때에 도6에 나타낸 바와 같이, 하부고정부재(14a) 및 상부고정부재(14b)의 고정요홈부(21)의 계합홈(31)에 측정용관체(2)의 외주부가 파고 들어가는 것에 의해 측정용관체(2)가 확실하게 고정되고, 이 측정용관체(2)의 축방향 및 상하좌우방향으로의 변위가 확실하게 방지된다.

이와 같이, 상기 초음파 유량계(1)에 의하면, 베이스부(13) 상에 설치된 고정부(14)에 의하여 간격을 두고 설치된 측정부(3)의 축방향으로 바깥방향측에서의 측정용관체(2)가 고정되어 지지되어 있기 때문에 외부로부터의 진동을 고정부(14)에서 차단할 수 있고, 이것에 의해 외부로부터 진동의 영향을 받기 쉬운 측정부(3) 사이에서의 측정의 신뢰성을 높일 수 있다.

게다가, 하부고정부재(14a) 및 상부고정부재(14b)에 형성된 고정요홈부(21)에 측정용관체(2)를 배치시킨 상태에서 하부고정부재(14a)와 상부고정부재(14b)를 맞대는 것에 의해 극히 용이하게 측정용관체(2)의 외주를 고정할 수 있다.

또한, 하부고정부재(14a)와 상부고정부재(14b)를 맞대는 것에 의해 형성되는 고정요홈부(21)로 되는 구멍부(22)가 측정용관체(2)의 외경보다 약간 작은 직경으 로 형성되어 있기 때문에 하부고정부재(14a)와 상부고정부재(14b)에 의하여 측정용관체(2)를 확실하게 고정할 수 있다.

더욱이, 고정요홈부(21)의 표면이 원주방향을 따라서 축방향으로 배열된 복수의 계합홈(31)에 의하여 요철형상으로 형성되어 있기 때문에 측정용관체(2)에서의 축방향으로의 진동을 계합홈(31)에 의하여 확실하게 차단할 수 있다.

게다가, 계합홈(31)이 V자상의 홈부이기 때문에 측정용관체(2)의 외주면을 계합홈(31)으로 확실하게 파고 들어 갈 수 있고, 이것에 의해 더욱 확실하게 측정용관체(2)를 고정부(14)에 고정시킬 수 있다.

[제2 실시예]

본 발명에 관한 초음파 유량계의 제2실시예에 대해서 도7을 이용하여 설명한다.

도7은 본 실시예에서의 초음파 유량계(1a)를 나타내고 있고, 도7(a)는 초음파 유량계(1a)의 분해도, 도7(b)는 초음파 유량계(1a)의 측정용관체(2)의 축선에 평행한 단면에서 본 단면도를 나타내고 있다.

도면에 있어서, 부호 4는 밀착튜브, 14는 하부고정부재(14a)와 상부고정부재(14b)로 이루어지는 고정부, 50은 베이스부로 되는 하부함체(51)와 상부뚜껑체로 이루어지는 함체(단열수단), 53, 54는 상하의 각 단열재(단열수단)을 나타내고 있다.

또, 기타의 부호에 대해서는 상기 제1실시예에 설명한 초음파 유량계와 같은 형태이기 때문에 그 설명을 생략한다.

도7(b)에 나타낸 함체(50)는 절곡에 의하여 コ자 형상으로 형성된 하부함체(51)와, 하부함체(51)의 상방측의 개구부에 합쳐지는 평판형상으로 형성된 상부뚜껑체(52)가 조합되는 것에 의하여 구성되어 있다. 이 함체(50)는 열전달율이 비교적 열악한 SUS재로 되고, 전체 길이는 소정의 간격으로 설치된 측정부(3)의 간격 이상의 길이를 가지고 있다.

하부함체(51)의 길이 방향에서의 양단에는 함체(50)의 거의 반(1/2)정도의 높이로 형성된 하부고정부재(14a)가 제1실시예에 나타낸 베이스부(13)로의 체결과 동일한 형태로 각각 하부함체(51) 내에 수용되도록 고정되어 있다. 하부고정부재(14a)의 상면에는 원호상의 고정요홈부(21)가 형성되어 있고, 대향 배치되는 상부고정부재(14b)의 고정요홈부(14b)와 서로 맞대어짐으로써 각각의 고정요홈부(21)에 의하여 구멍부가 형성되도록 되어 있다.

상부고정부재(14b)의 상면에는 상부고정부재(14b)와 하부고정부재(14a)를 체결시키는 체결나사(28) 용의 나사삽입공(27)이 제1실시예와 같은 형태로 한 쌍이 형성되고, 더욱이 이 상면에는 상부뚜껑체(52)를 체결하기 위한 상부뚜껑체 고정용나사(55) 용의 나사삽입공(55a) 한 쌍이 형성되어 있다. 물론, 상부뚜껑체(52)에도 상부뚜껑체 고정용나사(55)를 삽입시키는 나사삽입공(55b)이 양측에 한 쌍씩 형성되어 있다.

상하로 2분할된 단열재(53, 54)는 재질이 발포스티로폼으로 되어, 이들을 조합시킨 때에 함체(50)의 내부 공간에 수납 가능한 치수로 형성되어 있다. 그리고 하측의 단열재(53)의 상면에는 측정용관체(2)의 형상에 맞춘 원호상의 요홈부(53b) 가 형성되고, 게다가 양 측정부(3)의 위치에 맞춘 큰 반경의 원호로 된 요홈부(53a)가 형성되어 있다.

또한, 상측의 단열재(54)에 있어서도 측정용관체(2) 및 측정부(3)의 형상에 맞춘 요홈부가 하측의 단열재(53)와 동일한 형태로 형성되어 있다.

측정부(3)의 구성은 제1실시예에 나타낸 측정부(3)의 구성과는 다르고, 밀착튜브(4)를 끼워서 진동자(5)가 측정용관체(2)의 바깥측에 고정되어 있다. 결국 진동자(5)로부터 발신되기도 하고, 수신되기도 하는 초음파는 측정용관체(2)의 바깥측에 밀착하여 고정된 밀착튜브(4)를 끼워서 전달되는 것이 된다. 이 밀착튜브(4)는 겔(gel)형태의 접착제 등에 의하여 고정되어 있다.

그리고, 도7(b) 에 나타낸 바와 같이 조립된 초음파 유량계(1a)는 함체(50)에 의하여 측정용관체(2)의 양 측정부(3)를 덮어 씌우도록한 외관의 형상이 형성되는 것이 되고, 또한 함체(50) 내부의 양 측정부(3)와 그 사이의 측정용관체(2)가 단열재(53, 54)로 덮어 씌워서 구성된다.

이것에 의해, 초음파 유량계(1a)의 내부와 외부가 함체(50)에 의하여 격리되어 단열되게 되고, 양 측정부(3)의 사이가 단열재에 의하여 더욱 외부와 격리되어 단열되게 된다.

이상에서 설명한 본 실시예에 있어서의 초음파 유량계(1a)에 의하면, 함체(50)의 내부에 설치된 고정부(14)에 의하여 간격을 두고 설치된 측정부(3)의 축방향으로 바깥방향측에서의 측정용관체(2)가 고정되어 지지되어 있기 때문에 외부로부터의 진동을 고정부(14)에서 차단할 수 있고, 이것에 의해 외부로부터의 진 동의 영향을 받기 쉬운 측정부(3) 사이에서의 측정의 신뢰성을 높일 수 있다.

또한, 함체(50) 및 단열재(53, 54)에 의하여 측정용관체(2) 내를 유동하는 유체가 외부의 주위온도에 영향을 받지 않기 때문에 유체의 온도가 양 측정부에서 변화하지 않고, 유체의 온도에 따라서 정확한 유량의 측정을 실시하는 것이 가능하다.

또한, 본 실시예에서 설명한 초음파 유량계(1a)는 함체(50) 내부에 단열재(53, 54)를 구비한 구성을 이용하여 설명하였지만, 이것에 한정하여 해석되는 것은 아니고, 함체(50)만을 측정용관체(2)의 단열수단으로 하여도 좋다. 이것에 의하면, 본 실시예와 비교하여 단열효과가 감소하는 것이 되지만, 주위온도의 변화가 적은 장소에 설치되는 경우에 있으면 충분히 기능을 만족할 수 있고, 또한 단열재(53, 54)를 사용하지 않기 때문에 제조 코스트의 저감을 도모할 수 있다.

또한, 본 실시예의 변형 예로서 도8에 나타낸 초음파 유량계(1b)로 하여도 좋다.

도8은 본 실시예의 변형예를 나타낸 초음파 유량계(1b)의 구성 및 구조를 설명하는 도면이고, (a)는 그 외관형상을 나타낸 사시도, (b)는 (a)의 H-H단면에서의 측정용관체(2)의 축선방향을 따른 단면도이다.

부호 51'는 제1실시예와 같은 형태의 コ자 형상의 하부함체, 52'는 L자 형상으로 된 상부뚜껑체, 60은 측정부(3) 및 양 측정부(3) 사이의 측정용관체(2)의 외주를 덮도록 설치된 보호커버, 61은 하부함체(51')의 내부에 충진된 단열재(단열수단)를 나타내고 있다. 또한 부호 S는 상부뚜껑체(52')에 의하여 형성된 결선처리용 공간, 부호 J는 리드선(8)과 케이블(8a)과의 결선부를 나타내고 있다.

하부함체(51')는 コ자 형상에서의 개구부(부호 K 참조)가 지면에서 측정용관체(2)의 축선을 따르도록 우측에 형성되어 있고, 이 개구부에 상부뚜껑체(52')를 구성하는 벽부(52b')가 덮어 씌우도록 체결되어 있다.

또한, 하부함체(51')의 양측에는 도7에 설명한 초음파 유량계(1a)와 같은 형태의 고정부(14')가 설치되어 있다. 이 고정부(14')는 도8에 나타낸 바와 같이 コ자의 배치방향에 맞춰서 좌우 2개로 분할되어 있고, 하부함체(51')의 개구측에는 우측고정부재(14b'; 제2고정부재)가 구비되고, 측정용관체(2)를 끼워 마주 바라보는 위치에 좌측고정부재(14a'; 제1고정부재)가 설치되어 있다. 결국 여기서 말하는 초음파 유량계(1b)는 도7에 나타낸 초음파 유량계(1a)가 측정용관체(2)의 축선을 중심으로 하여 90도 회전한 상태와 거의 동등한 배치로 되고, 이 고정부(14')에 의하여 측정용관체(2)가 고정되어 있다.

또한, 하부함체(51')를 구성하는 상측의 벽부(51b')에는 양측의 측정부(3)의 거의 직상방에 각각 위치한 리드선삽입공(51a')이 형성되어 있다. 이것에 의해 진동자(5)의 리드선(8)은 리드선삽입공(51a')으로부터 하부함체(51')의 바깥측으로 처리되고, 이 리드선(8)의 단부가 상부뚜껑체(52')에 의해 형성된 결선처리용공간(S)에 위치하는 것이 된다.

상부뚜껑체(52')는 측정용관체(2)의 축선에 직교하는 단면이 L자 형상으로 되고, 한쪽이 평판상의 벽부(52b')로 되고, 또한 다른쪽이 이 벽부(52b')에 직각으로, 또한 통형상으로 된 벽부(52c')로 구성되어 있다. 그리고 평판상의 벽부(52b') 가 복수의 상부뚜껑체 고정용나사(55')에 의하여 하부함체(51')의 우측고정부재(14b')에 고정되는 것으로 함체(50')가 조립되어 있다.

통형상의 벽부(52c')에는 하부함체(51')에 형성된 리드선삽입공(51a')과 대응하도록 케이블삽입공(52a')이 형성되어 있다. 또한 통형상으로 된 벽부(52c')의 내측에는 하부함체(51')가 조립되는 것에 의하여 결선처리용공간(S)이 형성되어 있다.

결선처리용공간(S)은 리드선(8)의 결선처리에 의하여 생긴 결선부(J)를 배치시킨 공동의 공간이다.

리드선(8)은 진동자(5)로부터 소정의 길이를 갖고 있고, 초음파 유량계(1b)를 구성한 뒤에 연장시킬 필요가 있다. 그 때문에 리드선(8)은 결선부(J)에서 미약한 신호를 확실하게 측정용앰프 등으로 받아들이는 케이블(8a)과 결선처리가 되고, 리드선삽입공(51a') 근방에서 고정된 후에 케이블삽입공(52a')으로부터 함체(50')의 외부로 처리된다.

따라서, 결선처리용공간(S) 내에는 리드선(8)의 결선부(J)와 리드선(8) 혹은 케이블(8a)의 고정장소가 위치하는 것이 된다. 물론 상부뚜껑체(52')는 후술하는 단열재(61)의 충진후, 및 리드선(8)과 케이블(8a)과의 결선처리를 종료한 시점에서 하부함체(51')에 체결된다.

또한, 본 변형예에 있어서도 함체(50')의 내부에 단열재(61)를 구비한 구조로 하고 있다. 본 변형예에 있어서는 하부함체(51')에 설치된 고정부(14')에서 측정용관체(2)를 고정하고, 측정부(3)나 측정용관체(2)의 일부를 수지 등의 보호커버(60)로 덮은 후에 단열재(61)를 충진한 구조를 나타내고 있다.

보다 상세한 단열재(61)의 구성 및 충진작업에 대하여 설명한다. 측정부(3) 및 측정용관체(2)는 유량의 측정에 있어서 중요한 부분이기 때문에 후술하는 단열재(61)의 충진작업으로부터 보호될 필요가 있다. 이들을 보호하기 위해 측정부(3) 및 측정용관체(2)는 예를 들면 폴리프로필렌의 수지 등을 재질로 한 보호커버(60)로 덮어 씌워진다. 물론 리드선(8)의 주위나 함체(50')의 틈새에 동일한 형태인 수지를 사용하여 덮어 씌워도 좋다.

그리고, 측정부(3)에 보호커버(60)가 설치된 후 발포스티로폼 등의 단열재(61)가 하부함체(51') 내에 충진된다. 이것에 의하여 하부함체(51') 내에는 단열재(61)가 전 영역에 걸쳐서 충진되고, 양 측정부(3) 및 양 측정부(3) 사이의 측정용관체(2)의 단열작용을 얻을 수 있게 된다.

또한, 단열재(61)를 미리 함체(50')의 형상에 맞게 형성한 보호커버(60)의 한쪽면 측에 충진하고, 단열재(61)를 구비한 보호커버(60)를 함체(50')의 내부에 삽입하는 것도 가능하다.

이와 같은 초음파 유량계(1b)에 의하면, 함체(50')의 강성이 향상되어 강도가 높아짐과 동시에 단열성을 보다 향상 시킬 수 있다. 또한 함체(50') 내에 단열재(61)를 용이하게 설치할 수 있기 때문에 단열재(61)를 측정부(3) 및 측정용관체(2)의 형상에 맞춰서 성형할 필요가 없고, 제조 코스트를 억제할 수 있다. 또한 리드선(8)의 결선부(J)가 단열재(61)의 외부에서 상부뚜껑(52') 내측에 위치하는 것이 되고, 결선처리의 간단화와 결선부(J)의 보호를 실현하는 것이 가능 하다.

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

본 발명의 일실시예에 따른 초음파 유량계에 의하면, 베이스부 상에 설치된 고정부에 의하여 간격을 두고 설치된 측정부의 축방향으로 바깥방향측에서 측정용관체가 고정되어 지지되어 있기 때문에 외부로부터의 진동을 고정부에서 차단할 수 있고, 이것에 의해 외부로부터의 진동의 영향을 받기 쉬운 측정부 사이에서의 측정의 신뢰성을 높일 수 있다.

또한, 본 발명의 초음파 유량계에 의하면, 제1고정부재 및 제2고정부재에 형성된 고정요홈부에 측정용관체를 배치시킨 상태에서 제1고정부재와 제2고정부재를 맞대는 것에 의해 극히 용이하게 측정용관체의 외주를 고정할 수 있다.

또한, 본 발명의 초음파 유량계에 의하면, 하부고정부재 및 상부고정부재에 형성된 고정요홈부에 측정용관체를 배치시킨 상태에서 하부고정부재와 상부고정부재를 맞대는 것에 의해 극히 용이하게 측정용관체의 외주를 고정할 수 있다.

또한, 본 발명의 초음파 유량계에 의하면, 각 고정부재 끼리를 맞대는 것에 의해 형성되는 고정요홈부로 되는 구멍부가 측정용관체의 외경 보다도 약간 작은 직경으로 형성되어 있기 때문에 고정부에서 측정용관체를 확실하게 고정할 수 있다.

또한, 본 발명의 초음파 유량계에 의하면, 고정요홈부의 표면이 요철형상으로 형성되어 있기 때문에 측정용관체를 확실하게 고정할 수 있고, 외부로부터의 진동의 영향을 더욱 저감시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 초음파 유량계에 의하면, 고정요홈부의 표면이 원주방향을 따른 계합홈에 의하여 요철형상으로 형성되어 있기 때문에 측정용관체에서 축방향으로의 진동을 계합홈에 의하여 확실하게 차단할 수 있다.

또한, 본 발명의 초음파 유량계에 의하면, 계합홈이 V자형상의 홈부이기 때문에 측정용관체의 외주면을 계합홈으로 확실하게 파고 들어갈 수 있고, 이것에 의해 더욱 확실하게 측정용관체를 고정부에 고정시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 초음파 유량계에 의하면, 복수의 계합홈이 축방향으로 배열되어 설치되어 있기 때문에 측정용관체에 전달하는 진동을 더욱 확실하게 차단시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 초음파 유량계에 의하면, 측정부를 덮어서 외부와의 열전달을 억제하는 단열수단이 마련되어 있기 때문에 외부 주위온도에 의하여 측정부를 유동하는 유체의 온도가 좌우됨이 없고, 안정한 유체의 온도에 따라서 초음파의 음속의 변화로부터 정확한 유량의 측정을 실시할 수 있다.

또한, 본 발명의 초음파 유량계에 의하면, 단열수단으로서 단열재를 이용했기 때문에 측정부의 단열이 보다 적합하게 행해지고, 또한 측정부의 형상에 맞춰 측정부를 덮는 것도 가능하게 되고, 유체의 온도가 외부의 온도에 영향을 받지 않고 보다 정확한 유량의 측정을 실시할 수 있다.

또한, 본 발명의 초음파 유량계에 의하면, 단열수단으로서 측정부를 덮는 함체로 되어 있기 때문에 외부 주위온도의 영향을 차단하여 정확한 유량의 측정을 실시하는 것이 가능하다. 또한 측정부를 보호할 수 있고, 초음파 유량계의 신뢰성, 내구성을 향상 시킬 수 있다. 또한 측정용관체를 확실하게 고정하여 진동의 영향을 차단하는 것이 가능하다.

Claims (11)

1. 유체가 흐르는 측정용관체와, 이 측정용관체에 그 길이 방향으로 간격을 두고 설치된 측정부를 가지며, 이들 측정부 사이에서의 양방향의 초음파 전파시간의 차로부터 유속을 구하여 유량을 측정하는 초음파 유량계에 있어서,

   베이스부 상에 상기 측정부 사이의 간격보다도 넓은 간격을 두고, 한 쌍의 고정부가 설치된 지지대의 상기 고정부에, 간격을 두고 설치된 상기 측정부의 축방향 바깥방향으로 상기 측정용 관체를 고정시킴으로써, 상기 초음파 유량계가 상기 지지대에 지지되어 있는 것을 특징으로 하는 초음파 유량계.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 고정부는 서로 맞대어져 고정되는 제1고정부재 및 제2고정부재를 갖고, 이들 제1고정부재 및 제2고정부재에는 서로 맞대어진 때에 상기 측정용관체의 외주를 고정하는 구멍부로 되는 원호상의 고정요홈부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 초음파 유량계.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 고정부는 상하에 서로 맞대어져 고정되는 하부고정부재 및 상부고정부재를 갖고, 이들 하부고정부재 및 상부고정부재에는 서로 맞대어진 때에 상기 측정용관체의 외주를 고정하는 구멍부로 되는 원호상의 고정요홈부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 초음파 유량계.
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 고정요홈부에서 형성되는 구멍부는 그 내경이 상기 측정용관체의 외경보다도 약간 작게 되어 있는 것을 특징으로 하는 초음파 유량계.
5. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 고정요홈부는 그 표면이 요철형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 초음파 유량계.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 고정요홈부의 표면은 원주방향을 따라 계합홈을 형성하는 것에 의해 요철형상으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 초음파 유량계.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 계합홈은 V자상의 홈부인 것을 특징으로 하는 초음파 유량계.
8. 제 6 항에 있어서, 상기 고정요홈부에는 복수의 상기 계합홈이, 고정하는 측정용관체의 축방향으로 간격을 두고 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 초음파 유량계.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 측정부를 덮어서 외부와의 열전달을 억제하는 단열수단이 더 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 초음파 유량계.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 단열수단은 단열재인 것을 특징으로 하는 초음파 유량계.
11. 제 9 항에 있어서, 상기 단열수단은 상기 측정부를 수용하는 함체인 것을 특징으로 하는 초음파 유량계.

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