KR101985133B1

KR101985133B1 - 초음파식 유량계

Info

Publication number: KR101985133B1
Application number: KR1020180006995A
Authority: KR
Inventors: 에이이치 무라카미; 고헤이 사키야마
Original assignee: 가부시키가이샤 류소쿠
Priority date: 2017-03-31
Filing date: 2018-01-19
Publication date: 2019-05-31
Also published as: US10175076B2; TW201837430A; EP3382351A1; TWI653433B; KR20180111491A; EP3382351B1; US20180283917A1; CN108692776A; CN108692776B

Abstract

관로부와 별개로 초음파 송수신 유닛을 조립하여, 관로부에 대한 장착을 용이하게 하고, 압전 소자부 주위가 컴팩트한 구조로 된다.
입구관로(12), 출구관로(13)는 직관로(11)에 대하여 소위 크랭크형으로 배치되어 있다. 직관로(11)에는, 외측으로부터 압전 소자부(22a)가 접촉하는 벽면(12c, 13c)이 형성되고, 벽면(12c, 13c)의 외측에, 초음파 송수신 유닛(20)이 각각 탈착 가능하게 장착되어 있다. 2개의 초음파 송수신 유닛(20)은 같은 형으로 되며, 합성수지제의 커버부(21)와, 이 커버부(21) 내에 설치된 초음파 빔의 발신, 수신을 행하는 압전 소자부(22a)와, 이 압전 소자부(22a)에 접속되는 케이블부(23)로 구성되어 있다. 관로부(10)와 초음파 송수신 유닛(20)은 별개로 조립되고, 초음파 송수신 유닛(20)을 관로부(10)의 양측에 배치하여, 나사(31, 32)에 의해 연결한다.

Description

초음파식 유량계{ULTRASONIC FLOW METER}

본 발명은, 각종 산업분야에서 사용되며, 배관 중의 유체 유량을 측정하는 초음파식 유량계에 관한 것이다.

초음파식 유량계에서는, 예를 들면 크랭크형의 관로부의 양단에, 초음파 빔의 발신, 수신을 행하는 압전 소자부가 고정되어 있다. 이들의 압전 소자부에 의해 유체가 흐르는 관로부의 일단으로부터 타단으로, 타단으로부터 일단으로 초음파 빔이 전파하는 시간을 각각 계측하여, 전파 시간의 차이로부터 관로부를 흐르는 유체의 유속을 측정한다.

상술한 크랭크형의 관로부는, 일반적으로 합성수지제이며, 직관부, 입구관로, 출구관로, 직관부 양측의 압전 소자부의 부착부를 필요로 한다.

이 관로부는 구조가 복잡하므로 1회의 사출성형에 의한 성형은 곤란하고, 몇 개의 부품으로 나누어 성형하며, 이들을 조합하여 접합함으로써 제조하고 있다.

특허문헌 1에는, 이러한 초음파식 유량계가 개시되어 있다. 도 9에 나타내는 바와 같이, 측정해야 할 유체는, 입구관로(1), 직관부(2), 출구관로(3)를 크랭크형에 통과하고, 직관부(2)에 있어서 초음파 빔의 전파 속도를 기본으로 측정된다. 직관부(2)의 양측에는 압전 소자부(4a, 4b)가 부착되고, 압전 소자부(4a, 4b)에 의해 직관부(2) 내에 초음파 빔을 교대로 발신, 수신한다.

압전 소자부(4a, 4b)는 입구관로(1), 출구관로(3)와 일체로 형성된 통부(5a, 5b) 내에 수납되고, 직관부(2)의 양측부의 내벽(6a, 6b)에 부착되며, 압전 소자부(4a, 4b)에는 리드 선(7a, 7b)이 접속되어 있다. 그리고, 압전 소자부(4a, 4b)를 보호하기 위하여, 통부(5a, 5b)의 외측으로부터 봉투 너트형상의 커버(8a, 8b)가 나사 결합되어 있다.

또, 피측정 유체가 부식성 유체의 경우에는, 유체가 통과하는 입구관로(1), 직관부(2), 출구관로(3)의 재료에는 고가의 내부식성 수지를 필요로 하고, 예를 들면 불소 수지인 PTFE, PFA를 이용할 필요가 있다. 통부(5a, 5b)는 입구관로(1), 출구관로(3)와 일체 성형되어 있으므로, 내부식성 수지를 사용하지 않을 수 없다.

한편, 마찬가지로 통부(5a, 5b)에 부착되는 커버(8a, 8b)에 대해서도, 비틀어 넣는 구조이기 때문에, 팽창률 등을 고려하여, 통부(5a, 5b)와 같은 재료를 사용하는 것이 바람직하다.

일본 공개특허 공보2013-104838호

상술의 종래예에 있어서는, 구조적으로 커버(8a, 8b)는 압전 소자부(4a, 4b)를 수납하는 통부(5a, 5b)를 둘러싸도록 비틀어 넣음으로써 부착되어 있기 때문에, 커버(8)의 용적이 커진다. 또한, 리드 선(7a, 7b)은 직관부(2)의 연장선 방향으로 인출되어 있어, 초음파식 유량계의 설치 개소가 제한되어 버린다고 하는 문제가 있다.

또, 반도체 제조 설비에 사용하는 초음파식 유량계에서는 부식성 유체를 취급하기 때문에, 상술한 바와 같이, 관로부에는 내부식성 수지를 이용할 필요가 있다. 그러나, 내부식성 수지는 예를 들면 폴리에틸렌, 폴리피로필렌 등의 일반적인 합성수지재에 비해 고가이며, 액체가 접촉하지 않는 통부(5a, 5b)나 커버(8)에까지 내부식성 수지를 이용하면, 제조 비용이 비교적 고가가 된다.

또한, 종래의 초음파식 유량계에서는, 통부(5a, 5b) 내에 압전 소자(4a, 4b)를 넣고 나서, 리드 선(7a, 7b)을 납땜하는 등의 조립 작업이 번잡하게 되는 문제도 있다. 또, 사용 중에 압전 소자 등이 고장난 경우에, 현장에서 간편하게 압전 소자 등만을 교환할 수 없다.

본 발명의 목적은, 상술의 과제를 해소하고, 유체를 흐르게 하는 관로부와는 별개로, 염가의 재료로 이루어지는 커버부를 가지는 초음파 송수신 유닛을 조립하므로, 관로부에 대한 장착이 용이하며, 압전 소자 주위가 컴팩트한 구조로 되어, 또한 염가의 초음파식 유량계를 제공하는 것에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 초음파식 유량계는, 유체가 흐르는 크랭크형의 관로부와, 상기 관로부의 직관로의 양측에 탈착 가능하게 부착되는 한 쌍의 초음파 송수신 유닛으로 이루어지는 초음파식 유량계로서, 상기 초음파 송수신 유닛은, 커버부와, 상기 커버부 내에 배치되며 초음파 빔을 송수신하는 압전 소자부와, 상기 압전 소자부와 접속되어 상기 커버부로부터 바깥쪽으로 인출된 케이블부를 구비하고, 상기 압전 소자부의 송수신면으로부터 상기 직관로 내에 초음파 빔을 송수신하며, 초음파 빔의 전파 속도를 기본으로, 상기 직관로를 흐르는 유체 유량을 측정하는 것을 특징으로 한다.

또, 실시예에 의하면, 상기 압전 소자부의 송수신면은, 상기 초음파 송수신 유닛의 개방 단부에서, 노출되어 설치되어 있다.

또한, 다른 실시예에 의하면, 상기 초음파 송수신 유닛의 개방 단부는, 상기 압전 소자부의 송수신면을 내접한 전면판에 의해 덮여 있다.

본 발명에 따른 초음파식 유량계에 의하면, 직관로의 양측에, 별체의 초음파 송수신 유닛을 용이하게 장착할 수 있어, 컴팩트하게 되며, 또한 고가의 내부식성 수지의 사용량이 적게 된다.

도 1은, 실시예 1의 초음파식 유량계의 분해 사시도이다.
도 2는, 초음파식 유량계의 사시도이다.
도 3은, 조립상태의 초음파식 유량계의 단면도이다.
도 4는, 관로부에 초음파 송수신 유닛을 관로부에 장착하는 과정의 사시도이다.
도 5는, 실시예 2의 초음파식 유량계의 분해 사시도이다.
도 6은, 조립상태의 초음파식 유량계의 단면도이다.
도 7은, 초음파 송수신 유닛의 확대 단면도이다.
도 8은, 관로부에 초음파 송수신 유닛을 관로부에 장착하는 과정의 사시도이다.
도 9는, 종래예의 초음파식 유량계의 단면도이다.

본 발명을 도 1∼도 8에 도시의 실시예에 기초하여 상세하게 설명한다.

실시예 1

도 1은 실시예 1의 초음파식 유량계의 분해 사시도, 도 2는 조립상태의 사시도, 도 3은 단면도, 도 4는 관로부에 초음파 송수신 유닛을 장착하는 과정의 사시도이다.

본 실시예 1의 초음파식 유량계는, 주로 유체가 흐르는 관로부(10)와, 이 관로부(10)의 양측에 부착되는 한 쌍의 초음파 송수신 유닛(20)으로 구성되어 있다.

관로부(10)는, 직관로(11)와, 이 직관로(11)의 한쪽 단부에 L자 형상으로 열 용착 등에 의해 결합되고, 직관로(11)에 직각방향으로부터 유체를 유입하는 입구관로(12)와, 직관로(11)의 다른쪽 단부에 L자 형상으로 결합되며, 직관로(11)로부터 직각방향을 향하여 유체를 배출하는 출구관로(13)로 구성되어 있다. 또, 입구관로(12), 출구관로(13)는 직관로(11)에 대하여 소위 크랭크형으로 배치되어 있다.

관로부(10)는 예를 들면 PTFE, PFA 등의 내부식성 수지로 이루어지며, 사출성형 등에 의해 개개로 성형된 직관로(11), 입구관로(12), 출구관로(13)가 열 용착 등에 의해 접합되어 있다. 또한, 관로부(10)에 투명체를 채용함으로써, 유체의 흐름을 육안으로 확인하는 것이 가능해진다.

입구관로(12), 출구관로(13)는 예를 들면 내경 4㎜로 되고, 직관로(11)도 내경 4㎜로 되어 있다. 한편, 직관로(11)의 양단의 내경은, 입구관로(12), 출구관로(13)의 본체부(12a, 13a)를 향함에 따라 테이퍼 형상으로 확경 되어, 유로 저항이 생기지 않도록 되어 있다.

입구관로(12)와 출구관로(13)는 같은 형의 부재가 사용되고 있어, 단면 L자 형상의 유로를 가지는 본체부(12a, 13a)와, 이들의 본체부(12a, 13a)에 대해, 상류측 및 하류측에 연결된 관체부(12b, 13b)로 구성되어 있다.

이들의 본체부(12a, 13a) 및 관체부(12b, 13b)는 열 용착 등에 의하여 접합되어 있고, 관체부(12b, 13b)의 선단에 각각 유체 관로를 연결하여 사용한다.

직관로(11)의 양측에 배치하는 본체부(12a, 13a)에는, 단면 L자 형상 유로의 모서리부 근방으로서, 직관로(11)의 축방향과 직교하는 평면 형상으로, 서로 대향하는 벽면(12c, 13c)이 설치되어 있다.

이들의 대향하는 벽면(12c, 13c)의 외측에, 압전 소자부를 내재하는 초음파 송수신 유닛(20)이 각각 탈착 가능하게 장착된다.

본체부(12a, 13a)의 외주부에는, 직관로(11)의 축방향을 따라서 각각 한 쌍의 나사 삽입통과 구멍(12d, 13d)과, 초음파 송수신 유닛(20)의 가이드편이 접촉하는 각각 한 쌍의 가이드 받이부(12e, 13e)가 설치되어 있다.

2개의 초음파 송수신 유닛(20)은 같은 형으로 되며, FRP 등으로 이루어지는 합성수지제의 커버부(21)와, 이 커버부(21) 내에 고정되는 송수신부(22)와, 이 송수신부(22)에 접속되고, 커버부(21)의 일부로부터 바깥쪽의 유량 연산 측정부로 인출되는 케이블부(23)로 구성되어 있다.

커버부(21)는 일반적으로 사용되는 염가로 경질의 합성수지재에 의해 성형된 대략 통 형상으로 되고, 관로부(10)로의 부착측인 앞부분은 개방 단부로 되며, 후부는 폐색되어 있다.

커버부(21)에는, 송수신부(22)를 수용하는 수납부(21a)와, 입구관로(12), 출구관로(13)의 나사 삽입통과 구멍(12d, 12d)이 삽입 통과된 2개의 나사(31, 32)의 선단이 각각 틀어 박혀지는 한 쌍의 나사 구멍(21b)이 형성되어 있다.

또, 커버부(21)의 입구관로(12) 및 출구관로(13)로의 장착시에, 가이드 받이부(12e, 13e)에 대한 가이드 기능을 가지는 한 쌍의 가이드편(21c)이 커버부(21)의 외측부에, 본체부(12a, 13a)를 향하여 설치되어 있다. 또한, 커버부(21)의 외단부에는, 수납부(21a) 내로 통하는 작은 구멍(21d)이 천공되어 있다.

수납부(21a) 내의 송수신부(22)는, 압전 소자부(22a)와, 유지부(22b)와, 리드 선(22c)과 조정 나사(22d)로 구성되어 있다. 압전 소자부(22a)는 초음파 빔의 발신, 수신을 행하고, 유지부(22b)는 압전 소자부(22a)를 끼워 맞춰, 수납부(21a)에 대하여 회전 불가능하고 전후 움직임을 불가능하게 유지하며, 리드 선(22c)은 압전 소자부(22a)에 접속되고, 유지부(22b)에 형성된 구멍부로부터 꺼내지며, 조정 나사(22d)는 유지부(22b)의 중앙에 형성된 나사 구멍에 나사 결합되고, 압전 소자부(22a)를 눌러 조정하는 예를 들면, 합성수지재로 이루어져 있다.

압전 소자부(22a)는 박형 원판상을 하고 있고, 그 표면에 필요에 따라서 같은 형의 음향 정합판(22e)이 부착되어 있다. 이 음향 정합판(22e)이 외측으로 노출되도록 압전 소자부(22a)는 유지부(22b)에 의해 유지되어 있다.

한편, 연결된 본체부(12a, 13a)와 커버부(21)와의 사이에는, O링(24)이 개재되어, 이들 사이로부터 수납부(21a) 내로의 물의 침입을 방지하는 방수 기능을 가지고 있다.

커버부(21)의 후방 측에는, 압전 소자부(22a)의 면방향에 대해, 평행으로 상방향에 연재하는 통 형상의 케이블 인출부(21e)가 설치되어 있고, 리드 선(22c)은 수납부(21a) 내에서 케이블부(23)에 땜납 접속되어 있다. 케이블부(23)는 이 케이블 인출부(21e)를 통하여 수납부(21a) 내로부터 인출되어 있고, 그 타단은 도시하지 않은 유량 연산 측정부에 접속 가능하게 되어 있다.

케이블부(23)에는 방수 부시(23a)가 삽입 통과되어 있고, 케이블 인출부(21e)로부터 수납부(21a) 내로 물이 침입하지 않도록 되어 있다. 한편, 실시예 1에서는 케이블 인출부(21e)가 상방을 향하여 형성되어 있지만, 하방 또는 측방을 향하여 형성되어도 좋다.

또, 직관로(11)에는 지지구(33)가 부착 가능하게 되고, 지지구(33)에 형성된 부착 구멍을 이용하여, 초음파식 유량계를 지지하게 되어 있다.

조립에 있어서는, 관로부(10)와 초음파 송수신 유닛(20)은 별개로 조립된다. 초음파 송수신 유닛(20)에 있어서는, 수납부(21a) 내의 케이블부(23)에 리드 선(22c)을 접속하고 나서, 조정 나사(22d)를 나사 결합한 유지부(22b)를 수납부(21a)의 개방 단부측으로부터 삽입하고, 유지부(22b)를 도시하지 않은 고정 기구에 의해 수납부(21a) 내에서 회전 불가능하며 또한 전후 움직임을 불가능하게 고정한다.

그 다음으로, 음향 정합판(22e)을 전면에 붙여 일체화된 송수신부(22)를, 앞부분의 개방측으로부터 수납부(21a) 내에 삽입하고, 커버부(21)의 전방에 걸어 송수신면이 전방을 향하도록 하여 고정한다.

이와 같이 하여 조립한 초음파 송수신 유닛(20)을, 관로부(10)의 양측에 연결함에 있어서, 도 4에 나타내는 바와 같이, 음향 정합판(22e)과 벽면(12c, 13c)과의 사이에, 초음파가 전달되기 쉬운 유연 물질로 이루어지는 전달 매체인, 예를 들면 시트 형상의 실리콘 젤을 개재하거나, 혹은 그리스를 배치한다. 이들의 전달 매체를 통하여 관로부(10)와 초음파 송수신 유닛(20)과의 사이의 초음파의 전파를 가능하게 한다.

또한, 가이드편(21c)을 입구관로(12), 출구관로(13)의 가이드 받이부(12e, 13e)에 슬라이딩시키고, 커버부(21)를 본체부(12a, 13a)의 외측에 밀어 넣은 상태로 한다.

계속하여, 나사 삽입통과 구멍(12d, 13d)에 나사(31, 32)를 각각 삽입 통과하고, 더욱이 나사 구멍(21b)에 나사(31, 32)를 틀어박아 고정함으로써, 관로부(10)의 벽면(12c, 13c)에 초음파 송수신 유닛(20)의 부착면이 접촉된다. 그리고, 관로부(10)의 직관로(11)의 양측에 초음파 송수신 유닛(20)이 연결되어 일체화된다.

동시에, 커버부(21)와 벽면(12c, 13c)의 사이는, O링(24)에 의해 방수 상태로 되어, 실리콘 젤이나 그리스는 안정된 상태로 유지되게 된다.

그 다음으로, 압전 소자부(22a)의 출력을 조정한다. 2개의 케이블부(23)의 단부를 유량 연산 측정부에 접속하고, 한쪽 압전 소자부(22a)의 초음파 빔 출력을, 대향하는 다른 쪽 압전 소자부(22a)에 의해 수신하면서, 커버부(21)의 작은 구멍(21d)으로부터 드라이버를 꽂아, 조정 나사(22d)를 유지부(22b)에 대하여 회전한다.

조정 나사(22d)의 선단이 압전 소자부(22a)의 배면을 누르고, 벽면(12c, 13c)에 대한 송수신면의 밀착도를 변화시킴으로써, 각각의 초음파 송수신 유닛(20)의 압전 소자부(22a)의 송수신 성능이 소정 값으로 조정된다.

한편, 이때 필요에 따라서, 실제로 관로부(10)에 기준 유량의 액체를 흐르게 하고, 압전 소자부(22a)로부터 직관로(11) 내에 초음파 빔을 교대로 송수신하여, 실유량에 대한 압전 소자부(22a)의 송수신 성능을 교정할 수도 있다.

이 조정이 종료되면, 커버부(21)의 작은 구멍(21d)으로부터 경화성 실리콘 수지(25) 등을 수납부(21a) 내에 충전하여 경화시킨다. 이것에 의해, 조정 나사(22d)의 고정량이 고정됨과 함께, 수납부(21a) 내로의 물의 침입이 방지되어, 수납부(21a) 내의 전기 절연성이 확보된다. 한편, 실리콘 수지(25)를 충전하지 않아도, 별도 부재의 시일재에 의하여 작은 구멍(21d)을 밀봉함으로써, 수납부(21a) 내를 방수 구조로 할 수도 있다.

이와 같이 하여 조립한 초음파식 유량계는, 관로부(10)에 피측정 유체를 흐르게 하고, 압전 소자부(22a)에 접속된 유량 측정 연산부에 의해, 벽면(12c, 13c) 사이를 한 쌍의 압전 소자부(22a)에 의해 교대로 송수신된 초음파 빔의 직관로(11) 내에 있어서의 전파 속도를 각각 계측하여, 유체의 유속, 즉 유체 유량을 측정할 수 있다.

본 실시예 1에 있어서는, 초음파 송수신 유닛(20)을 직관로(11)에 대해 양측에 장착함으로써, 종래 예와 같이 압전 소자부를 일체에 넣은 초음파식 유량계에 비해, 소형으로 되며, 케이블부(23)도 측방을 향하여 인출할 수 있어, 조립도 용이하다. 또, 종래 예보다 직경이 큰 압전 소자부(22a)를 사용할 수 있어, 압전 소자부(22a)의 출력을 크게 할 수 있으므로 정밀도가 보다 향상된다.

또, 초음파 송수신 유닛(20)의 커버부(21)는 관로부(10)보다 염가의 합성수지재를 사용할 수 있으므로, 초음파식 유량계를 보다 염가로 제조하는 것이 가능해진다.

또한, 초음파 송수신 유닛(20)이 고장난 경우에는, 나사(31, 32)를 풀어, 초음파 송수신 유닛(20)을 관로부(10)로부터 떼어 내고, 새로운 초음파 송수신 유닛(20)을 교환할 수도 있다.

실시예 2

도 5는 실시예 2의 초음파식 유량계의 분해 사시도, 도 6은 단면도, 도 7은 초음파 송수신 유닛의 확대 단면도, 도 8은 관로부에 초음파 송수신 유닛을 장착하는 과정의 사시도이다. 또, 외관 사시도는 실시예 1와 거의 동일하다. 한편, 실시예 1과 동일한 부호는 동일한 부재를 나타내고 있다.

실시예 1에서는, 초음파 송수신 유닛(20)의 커버부(21)의 개방 단부측에 압전 소자부(22a)가 직접 배치되어 있는 것에 대하여, 실시예 2의 2개의 초음파 송수신 유닛(20')의 커버부(21)의 개방 단부측에는, 합성수지제의 전면판(前面板,26)이 배치되고 커버부(21) 내가 폐색되어 있다.

이 전면판(26)은 FRP 등으로 이루어지는 초음파를 전파 가능한 합성수지판으로서, 일단을 폐색한 짧은 원통 형상으로 되어 있고, 앞부분이 개방된 커버부(21) 내에 밀어 넣어져 있다. 그리고, 전면판(26)의 뒤편에 압전 소자부(22a)를 포함하는 송수신부(22)가 내접되어 있다.

수납부(21a) 내의 구조는, 실시예 1과 거의 같으며, 송수신부(22)의 주 부품은 유지부(22b)에 고정되어 있다. 또, 전면판(26)은 유지부(22b)에 끼워 맞춰져, 빠져나오지 않게 고정되어 있으며, 전면판(26)의 통 형상부의 외주에는 O링(27)이 배치되어 있고, 커버부(21)의 내벽과 전면판(26)의 외주의 사이에서, 수납부(21a) 내에 액체가 침입하지 않게 되어 있다.

초음파 송수신 유닛(20')의 조립에 있어서는, 커버부(21)의 개구부로부터, 리드 선(22c)을 수납부(21a) 내에 넣고, 케이블 인출부(21e)에서 넣은 케이블부(23)에 리드 선(22c)을 접속한다. 다음으로, 조정 나사(22d)를 부착한 유지부(22b)를 수납부(21a) 내에 삽입하여, 유지부(22b)를 수납부(21a) 내에서 전후 움직임을 불가능하게 고정한다.

계속하여, 음향 정합판(22e)을 일체화한 압전 소자부(22a)를 수납부(21a) 내에 밀어 넣는다. 이미 장착되어 있는 조정 나사(22d)의 선단에 압전 소자부(22a)의 뒤편을 접촉하여, 그 밀어 넣는 위치를 결정한다.

또한, 전면판(26)을 수납부(21a) 내에 밀어 넣고, 유지부(22b)에 의해 전면판(26)을 전후 움직임을 불가능하게 고정한다. 이 상태로, 음향 정합판(22e)과 압전 소자부(22a)는, 전면판(26)의 원판부의 이면에 중첩하도록 위치하게 된다.

이와 같이 조립한 초음파 송수신 유닛(20')에서는, 케이블부(23)를 유량 측정 연산부에 접속하고, 압전 소자부(22a)의 송수신 조정을 행한다. 이 조정은, 측정해야 할 유체와 동등한 유체를 직관로에 충전한 모식적인 관로부 유닛에, 초음파 송수신 유닛(20')을 장착하고, 한쪽 압전 소자부(22a)와 직관로의 대향하는 측에 배치한 압전 소자부(22a)에 의해, 교대로 초음파 빔을 송수신하면서 조정한다.

실시예 1과 마찬가지로, 커버부(20)의 작은 구멍(21d)에서 드라이버를 삽입하고 조정 나사(22d)를 회전하여, 압전 소자부(22a)의 전면판(26)으로의 누르는 압력을 조정함으로써 송수신 조정을 행한다. 이것에 의해, 케이블부(23)를 통한 압전 소자부(22a)의 송수신 성능을 소정의 값으로 한다.

이와 같이 하여, 압전 소자부(22a)의 송수신 성능의 조정을 끝낸 초음파 송수신 유닛(20')에는, 실시예 1과 마찬가지로 필요에 따라서 수납부(21a) 내에 실리콘 수지(25) 등을 충전하여, 부품의 고정 및 전기 절연성을 확보한다.

조립된 초음파 송수신 유닛(20')은, 조정된 상태로 보관되거나, 운반되지만, O링(27), 방수 부시(23a)에 의해, 더욱 작은 구멍(21d)으로부터의 수납부(21a) 내로의 침수가 방지되어 있으므로, 내부에 물이 들어갈 우려도 없어, 조정된 성능은 그대로 유지된다.

사용에 있어서는, 초음파 송수신 유닛(20')을 관로부(10)에 대해 도 8에 나타내는 바와 같이 배치하고, 전면판(26)과 벽면(12c, 13c)과의 사이에, 초음파가 전달되기 쉽게, 시트 형상의 실리콘 젤이나 그리스의 매체를 개재시켜, 실시예 1과 마찬가지로 나사(31, 32)에 의해 고정된다. 이것에 의해, 직관로(11)의 양측에, 초음파 송수신 유닛(20')이 부착되고 일체화되어, 전면판(26)과 벽면(12c, 13c)과의 사이는, 방수용 O링(24)에 의해 폐색되어, 그리스 등의 누출이 방지된다.

이 실시예 2의 초음파 송수신 유닛(20')은, 미리 상술한 바와 같이 조립하여 압전 소자부(22a)를 조정완료로 하고 있어서, 필요에 따라서 고장난 초음파 송수신 유닛과 교환하여, 응급적으로 사용할 수 있다. 그러나 시간적으로 여유가 있으면, 실시예 1과 마찬가지로, 실제 관로부(10)에 대하여 장착하고, 조정을 행하는 것도 물론 가능하다.

또 심장 수술 등에서는, 초음파 유량계에 의해 피(血)의 유량을 측정하는 경우에, 감염증 등을 방지하기 위하여, 환자마다 유량계를 교환하여 일회용으로 하는 경우가 많다. 그러나, 이 경우에 혈액에 닿지 않는 압전 소자부 등도 일회용으로 하는 것은 경제적인 손실이 있다. 그래서, 일회용으로 하는 것은 혈액을 유통한 관로부(10)만으로 하고, 초음파 송수신 유닛(20')은 새로운 관로부(10)에 대하여 장착을 반복함으로써, 초음파 유량계 모두를 일회용으로 하지 않아도 된다.

10. 관로부
11. 직관로
12. 입구관로
12a, 13a. 본체부
12b, 13b. 관체부
12c, 13c. 벽면
13. 출구관로
20, 20'. 초음파 송수신 유닛
21. 커버부
21a. 수납부
21d. 작은 구멍
22. 송수신부
22a. 압전 소자부
22c. 리드 선
22e. 음향 정합판
23. 케이블부
24, 27. O링
25. 실리콘 수지
26. 전면판
31, 32. 나사

Claims

유체가 흐르는 크랭크형의 관로부와, 압전 소자부를 내재하고 상기 관로부의 직관로 양측에 탈착 가능하게 부착된 한 쌍의 초음파 송수신 유닛으로 이루어지는 초음파식 유량계로서,
상기 초음파 송수신 유닛은, 상기 관로부에 장착되는 앞부분은 개방하고 후부는 폐색한 커버부와, 상기 커버부 내에 배치되어 초음파 빔을 송수신하는 상기 압전 소자부와, 상기 압전 소자부와 접속되어 상기 커버부로부터 바깥쪽으로 인출된 케이블부와, 상기 커버부의 앞부분을 폐색함과 동시에 배면에 상기 압전 소자부를 내장한 전면판을 구비하고,
상기 압전 소자부를 상기 전면판에 눌러서 송수신 성능이 조정되며, 상기 압전 소자부의 송수신면으로부터 상기 전면판을 거쳐 상기 직관로 내에 초음파 빔을 송수신 하여, 초음파 빔의 전파 속도를 기본으로, 상기 직관로를 흐르는 유체 유량을 측정하는 것을 특징으로 하는 초음파식 유량계.
제 1 항에 있어서,
상기 전면판은 초음파를 전파하는 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 초음파식 유량계.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 직관로의 양측의 대향하는 벽면에, 상기 초음파 송수신 유닛의 상기 전면판이 접촉하는 것을 특징으로 하는 초음파식 유량계.
제 3 항에 있어서,
상기 초음파 송수신 유닛의 상기 전면판과 상기 관로부의 상기 벽면의 사이에, 초음파를 전파하는 유연 물질을 개재시킨 것을 특징으로 하는 초음파식 유량계.
제 1 항에 있어서,
상기 커버부와 상기 전면판의 사이에 방수용 부재가 개재됨에 의해 상기 커버부를 밀폐상태로 한 것을 특징으로 하는 초음파식 유량계.
제 1 항에 있어서,
상기 케이블부는 초음파 송수신 유닛에 설치된 상기 압전 소자부의 면방향과 평행하게, 상기 커버부로부터 바깥쪽으로 인출되어 있는 것을 특징으로 하는 초음파식 유량계.
제 1 항에 있어서,
상기 초음파 송수신 유닛의 커버부에는, 상기 관로부로의 장착시에 상기 관로부에 대한 가이드 기능을 가지는 가이드편이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 초음파식 유량계.
제 1 항에 있어서,
상기 초음파 송수신 유닛의 커버부는, 상기 관로부로의 장착시에 상기 관로부에 대해 나사에 의해 연결되는 것을 특징으로 하는 초음파식 유량계.