KR20210080165A

KR20210080165A - 플로우 셀

Info

Publication number: KR20210080165A
Application number: KR1020200114324A
Authority: KR
Inventors: 아카마 타츠야
Original assignee: 도쿄 케이키 가부시키가이샤
Priority date: 2019-12-20
Filing date: 2020-09-08
Publication date: 2021-06-30
Also published as: JP2021099230A

Abstract

[과제] 보다 용이하게 케이블을 보호할 수 있는 플로우 셀을 제공한다.
[해결 수단] 유체의 유로(101)가 형성된 도관부(10)의 한쪽 측면에서 바깥 쪽으로 돌출되는 제1 돌출부(21a); 한쪽 측면에 대향하는 다른 쪽 측면에서 바깥 쪽으로 돌출되는 제2 돌출부(21b); 유량계 본체를 장착 가능하도록 도관부(10)에 마련된 본체 장착부(23); 및 돌출부(21a, 21b) 각각에 대해 착탈 가능하도록 형성된 2개의 덮개부(22);를 구비하며, 돌출부(21a, 21b) 각각에는, 돌출부(21a, 21b)에서 외부로 개구되는 동시에 유로로 개구된 관통홀인 센서 장착홀(211)과, 돌출부(21a, 21b)에서 외부로 개구되는 동시에 본체 장착부(23)로 통하도록 외부로 개구된 관통홀인 케이블 삽통홀(212)이 형성되고, 2개의 덮개부(22) 각각은 센서 장착홀(211)의 돌출부(21a, 21b)에서의 개구와, 케이블 삽통홀(212)의 돌출부(21a, 21b)에서의 개구를 연통시켜 덮도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

플로우 셀{FLOW CELL}

본 발명의 실시 형태는 초음파 센서가 장착되는 플로우 셀에 관한 것이다.

종래 초음파를 이용하여 유량을 계측하는 초음파 유량계의 한 방식으로서, 유체 흐름의 상류 측에 배치한 초음파 센서와 하류 측에 배치한 초음파 센서에 의해 유량을 계측하는 전반(傳搬) 시간차 방식이 알려져 있다. 이 전반 시간차 방식에 의하면, 상류 측으로부터 발신된 초음파를 하류 측에서 수신한 경우의 초음파의 전반 시간과, 하류 측으로부터 발신된 초음파를 상류 측에서 수신한 경우의 초음파의 전반 시간을 기초로 유량이 산출된다.

배관을 흐르는 유체를 계측 대상으로 하는 경우, 초음파를 주고 받는 초음파 센서가 장착되도록 구성된 바디인 플로우 셀이 배관의 일부와 치환됨으로써 유체의 경로상에 마련된다. 초음파 센서는 플로우 셀의 한쪽 측면에서 하류 측으로 경사지도록 장착되는 동시에, 다른 쪽 측면에서 상류 측으로 경사지도록 장착된다. 초음파 센서는 플로우 셀의 측면에 마련된 홀에 삽통(揷通)되어 플로우 센서 외부에 장착된 유량계 본체와 케이블에 의해 접속된다. 이 때, 이 케이블은 플로우 센서 외부에 노출되게 되어, 배관이 배치되는 환경에 따라서는 내구성을 저하시키는 요인이 된다.

이 종류의 플로우 셀에 있어서, 초음파 센서와 유량계 본체를 접속하는 케이블을 플로우 셀 내부에 통과시키는 기술로서, 센서 바디, 센서 바디의 제1 측면에서 센서 바디 보어로부터 바깥 쪽으로 연재(延在)하는 제1 센서 바디 쿼드런트(sensor body quadrant), 제1 측면에 대향하는 센서 바디의 제2 측면에서 센서 바디 보어로부터 바깥 쪽으로 연재하는 제2 센서 바디 쿼드런트, 센서 어셈블리를 삽입 가능하도록 플로우 셀의 외부로부터 센서 바디 보어까지 이르는 제1 센서 바디 쿼드런트의 관통홀인 제1 센서 포트, 센서 어셈블리를 삽입 가능하도록 플로우 셀의 외부로부터 센서 바디 보어까지 이르는 제2 센서 바디 쿼드런트의 관통홀인 제2 센서 포트, 제1 센서 포트로부터 플로우 셀의 외부에 배치되는 제1 액세스 포트를 향해 제1 센서 바디 쿼드런트의 내부로 연장되는 제1 케이블 경로, 제2 센서 포트로부터 플로우 셀의 외부에 배치되는 제2 액세스 포트를 향해 제2 센서 바디의 내부로 연장되는 제2 케이블 경로를 구비하며, 제1 케이블 경로 및 제2 케이블 경로는 케이블이 제1 센서 포트 및 제2 센서 포트로부터 유량계로 통하는 개구부를 제공하는 것을 특징으로 하는 플로우 셀이 알려져 있다.

특허문헌 1: 미국 특허 제8621936호 명세서

상술한 플로우 셀에 의하면, 제1 쿼드런트, 제2 쿼드런트 각각의 내부에 형성된 제1 케이블 경로, 제2 케이블 경로 각각에 케이블을 삽통시키며, 이로써 케이블을 보호할 수 있다. 이 플로우 셀에 있어서, 제1 케이블 경로, 제2 케이블 경로는 각각 제1 센서 포트, 제2 센서 포트와 제1 액세스 포트, 제2 액세스 포트를 접속하는 것이다. 때문에, 특히 제1 센서 포트 및 제2 센서 포트 측에서 초음파 센서와 유량계를 플로우 셀에 장착할 때, 이들을 접속하는 케이블의 장착 작업이 번잡해진다는 문제가 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로, 보다 용이하게 케이블을 보호할 수 있는 플로우 셀을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 과제를 해결하기 위해, 본 실시 형태의 플로우 셀은, 유량계 본체와 상기 유량계 본체에 케이블에 의해 접속되는 초음파 센서를 장착 가능한 플로우 셀로서, 유체의 유로가 형성된 도관부; 상기 도관부의 한쪽 측면에서 바깥 쪽으로 돌출되는 제1 돌출부; 상기 한쪽 측면에 대향하는 상기 도관부의 다른 쪽 측면에서 바깥 쪽으로 돌출되는 제2 돌출부; 상기 유량계 본체를 장착 가능하도록 상기 도관부에 마련된 본체 장착부; 및 상기 제1 돌출부 및 상기 제2 돌출부 각각에 대해 착탈 가능하도록 형성된 2개의 덮개부;를 구비하며, 상기 제1 돌출부 및 상기 제2 돌출부 각각에는, 해당 돌출부에서 외부로 개구되는 동시에 상기 유로로 개구되며 상기 초음파 센서를 장착 가능하도록 형성된 관통홀인 센서 장착홀과, 해당 돌출부에서 외부로 개구되는 동시에 상기 본체 장착부로 통하도록 외부로 개구되며 상기 케이블을 삽통 가능하도록 형성된 관통홀인 케이블 삽통홀이 형성되고, 상기 2개의 덮개부 각각은, 상기 센서 장착홀의 해당 돌출부에서의 개구와 상기 케이블 삽통홀의 해당 돌출부에서의 개구를 연통(連通)시켜 덮도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 보다 용이하게 케이블을 보호할 수 있다.

도 1은 실시 형태에 따른 플로우 셀의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 2는 실시 형태에 따른 플로우 셀의 구성을 나타내는 평면도이다.
도 3은 실시 형태에 따른 플로우 셀의 구성을 나타내는 정면도이다.
도 4는 실시 형태에 따른 플로우 셀의 구성을 나타내는 측면도이다.
도 5는 도 2의 A-A'선 단면도이다.
도 6은 도 2의 B-B'선 단면도이다.

이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 실시 형태에 대해 설명한다.

(개략 구성)

본 실시 형태에 따른 플로우 셀의 개략 구성에 대해 설명한다. 도 1-4는 각각 본 실시 형태에 따른 플로우 셀의 구성을 나타내는 사시도, 평면도, 정면도, 측면도이다. 아울러, 이후의 설명에서는 플로우 셀에 마련된 유로의 연통 방향(후술)을 전후 방향으로 하고, 전후 방향 및 상하 방향에 직교하는 방향을 측방향으로 한다.

도 1-4에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 플로우 셀(1)은 내부에 유체가 흐르는 배관로의 일부를 치환 가능하도록 구성된 배관으로서, 유량계 본체 및 이 유량계 본체에 접속되는 초음파 센서를 장착 가능하도록 구성된 배관이다.

플로우 셀(1)은 도관부(10), 4개의 돌출부(21a~21d), 1개의 본체 장착부(23), 4개의 돌출부(21a~21d) 각각에 착탈 가능한 4개의 덮개부(22)를 구비한다. 아울러, 도 1-4에서는, 돌출부(21a)에만 덮개부(22)가 장착된 상태가 도시된다. 또한, 이후의 설명에서 4개의 돌출부(21a~21d)를 특별히 구별하지 않는 경우에는, 이들을 돌출부(21)로 통칭한다.

도관부(10)는 내부에 유체가 흐르는 유로(101)(도 2-4 참조)가 마련된 통 형상, 구체적으로는 양 바닥면이 개구된 원통 형상으로 형성되는 부재이며, 유입 측의 개구단, 유출 측의 개구단 각각에서, 유체의 흐름 방향에 교차하는 지름 방향으로 소정 거리만큼 연재하는 플랜지부(102a, 102b)가 마련된다. 이들 플랜지부(102a, 102b)는 유입 측, 유출 측 각각의 배관에 마련된 플랜지부에 고정적으로 접합 가능하도록 형성되며, 이로써 플로우 셀(1)이 배관로의 일부를 치환 가능하도록 되어 있다.

4개의 돌출부(21a~21d)는 모두 도관부(10)로부터 바깥 쪽으로 돌출되도록, 또한 도관부(10)에서의 유체의 흐름 방향, 즉 연통홀로서의 유로(101)의 연통 방향에 교차하는 방향으로 돌출되도록 형성된다. 여기서, 돌출부(21a) 및 돌출부(21c)는 도관부(10)의 제1 측면에 마련되고, 돌출부(21b) 및 돌출부(21d)는 제1 측면에 대향하는 도관부(10)의 제2 측면에 마련된다.

돌출부(21a)는 제1 측면에서 제1 경사 방향으로 돌출되도록 형성되고, 돌출부(21b)는 제2 측면에서 제1 경사 방향으로 돌출되도록 형성된다. 여기서, 제1 경사 방향은 측방향에 대해 제1 측면에서는 유입 측으로 경사지고, 제2 측면에서는 유출 측으로 경사지는 방향이다. 또한, 돌출부(21a) 및 돌출부(21b)는 보다 구체적으로는 제1 경사 방향 및 상하 방향으로 펼쳐지는 제1 가상 평면(P1, 도 2 참조)을 따라 연재하도록, 즉 상하 방향으로 소정의 높이를 가지고 제1 경사 방향으로 연재하도록 형성된다.

돌출부(21c)는 제1 측면에서 제2 경사 방향으로 돌출되도록 형성되고, 돌출부(21d)는 제2 측면에서 제2 경사 방향으로 돌출되도록 형성된다. 여기서, 제2 경사 방향은 측방향에 대해 제1 측면에서는 유출 측으로 경사지고, 제2 측면에서는 유입 측으로 경사지는 방향이다. 또한, 돌출부(21c) 및 돌출부(21d)는 보다 구체적으로는 제2 경사 방향 및 상하 방향으로 펼쳐지는 제2 가상 평면(P2, 도 2 참조)을 따라 연재하도록, 즉 상하 방향으로 소정의 높이를 가지고 제2 경사 방향으로 연재하도록 형성된다.

본체 장착부(23)는 상하 방향으로 연장되는 관통홀이 형성되는 대략 원통 형상으로 형성되며, 이 관통홀이 하방 측만 도관부(10)의 외주에 의해 폐색되는 홀부(231)를 갖는다. 본체 장착부(23)의 상단부에서, 도시하지 않는 나사홀이 복수 형성되어, 본체 장착부(23) 위에 유량계 본체(도시하지 않음)가 재치된 상태에서 나사 고정됨으로써, 플로우 셀(1)에 유량계 본체가 장착된다. 4개의 돌출부(21a~21d)는 모두 도관부(10)에 대해 상방으로 돌출되는 높이로 형성되는 동시에, 그 상단으로부터 상하 방향으로 소정 거리에 걸쳐 그 기단부가 본체 장착부(23)의 외주 측에 접속되도록 형성된다.

(내부 구성 및 덮개부의 구성)

플로우 셀의 내부 구성 및 덮개부의 구성에 대해 설명한다. 도 5, 도 6은 각각 도 2의 A-A'선 단면도, B-B'선 단면도이다. 아울러, 도 5는 덮개부가 장착된 돌출부와 이에 대향하여 돌출되는 돌출부와 본체 장착부를 지나는 제1 평면에 의해 절단한 절단면을 나타내고, 도 6은 전후 방향 및 상하 방향으로 연재하며, 본체 장착부를 지나는 평면에 의해 절단한 절단면을 나타낸다.

도 5 및 도 6에 나타내는 바와 같이 돌출부(21a~21d) 각각에는, 제1 경사 방향으로 내부를 관통하도록 형성된 3개의 센서 장착홀(211a, 211b, 211c)과 1개의 케이블 삽통홀(212)이 형성된다. 3개의 센서 장착홀(211a, 211b, 211c) 각각은 이들이 형성되는 돌출부(21)의 선단부에서 개구되는 동시에, 도관부(10)의 유로(101)와 연통하도록 형성된다. 케이블 삽통홀(212)은 이 케이블 삽통홀(212)이 형성되는 돌출부(21)의 선단부에서 개구되는 동시에, 본체 장착부(23)의 홀부(231)와 연통하도록 형성된다. 아울러, 이후의 설명에서 3개의 센서 장착홀(211a, 211b, 211c)을 특별히 구별하지 않는 경우에는, 이들을 센서 장착홀(211)로 통칭한다.

도 5는 돌출부(21a)에 대해 초음파 센서(31)가 장착되고, 또한 덮개부(22)가 장착된 상태를 나타내고 있다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 초음파 센서(31)는 돌출부(21a)에서의 3개의 센서 장착홀(211) 각각에 대해, 그 송수신부를 유로(101)로 향하여 선단부 측의 개구로부터 삽입된다. 이 때, 초음파 센서(31)와 유량계 본체를 접속하는 케이블(32)은 케이블 삽통홀(212)에 삽통되고, 유량계 본체에 접속되는 단자가 본체 장착부(23)의 홀부(231)에서의 케이블 삽통홀(212)의 개구로부터 외부로 노출된다.

덮개부(22)는 내부에 연통 공간(C)이 구획 형성되는 동시에 일면이 개구된 대략 직육면체 형상, 즉 대략 상자 형상으로 형성된 부재이다. 이 덮개부(22)는 돌출부(21)의 돌출 방향 선단부에 장착된 상태에서 3개의 센서 장착홀(211)과 케이블 삽통홀(212)을 덮도록 형성된다. 이 때, 연통 공간(C)에 의하면, 3개의 센서 장착홀(211)과 케이블 삽통홀(212)이 연통된 상태가 된다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 덮개부(22)에는 4개의 장착홀(221)이 형성되고, 돌출부(21)에는 이들 장착홀(221)에 대응하는 4개의 나사홀(213)이 형성되며, 이들에 의해 돌출부(21)에 대해 덮개부(22)가 나사 고정 가능하도록 되어 있다.

이와 같이, 유량계 본체로 통하는 케이블 삽통홀(212)을 돌출부(21)에서 센서 장착홀(211)이 개구되는 면에서 개구시키고, 착탈 가능한 덮개부(22)에 의해, 센서 장착홀(211)과 케이블 삽통홀(212)을 내부에서 연통시키도록 덮음으로써, 케이블(32)을 보호하면서 케이블(32)의 장착 작업을 보다 용이하게 할 수 있다.

아울러, 본 실시 형태에서는 4개의 돌출부(21)를 마련하는 것으로 했으나, 돌출부(21a) 및 돌출부(21b)만, 또는 돌출부(21c) 및 돌출부(21d)만을 마련하도록 할 수도 있다. 또한, 본 실시 형태에서는 1개의 돌출부(21)에 대해 3개의 센서 장착홀(211)을 형성했으나, 적어도 1개 이상의 센서 장착홀(211)이 형성되어 있으면 무방하다.

본 발명의 실시 형태는 예로서 제시한 것이며, 발명의 범위를 한정하는 것은 의도하지 않는다. 이 신규 실시 형태는 그 밖의 다양한 형태로 실시되는 것이 가능하며, 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 생략, 치환, 변경을 수행할 수 있다. 이들 실시 형태나 그 변형은 발명의 범위나 요지에 포함되는 동시에, 특허 청구의 범위에 기재된 발명과 그 균등 범위에 포함된다.

1: 플로우 셀
10: 도관부
101: 유로
21a~21d: 돌출부
22: 덮개부
23: 본체 장착부
211a~211c: 센서 장착홀
212: 케이블 삽통홀

Claims

유량계 본체와 상기 유량계 본체에 케이블에 의해 접속되는 초음파 센서를 장착 가능한 플로우 셀에 있어서,
유체의 유로가 형성된 도관부;
상기 도관부의 한쪽 측면에서 바깥 쪽으로 돌출되는 제1 돌출부;
상기 한쪽 측면에 대향하는 상기 도관부의 다른 쪽 측면에서 바깥 쪽으로 돌출되는 제2 돌출부;
상기 유량계 본체를 장착 가능하도록 상기 도관부에 마련된 본체 장착부; 및
상기 제1 돌출부 및 상기 제2 돌출부 각각에 대해 착탈 가능하도록 형성된 2개의 덮개부;를 구비하며,
상기 제1 돌출부 및 상기 제2 돌출부 각각에는, 해당 돌출부에서 외부로 개구되는 동시에 상기 유로로 개구되며 상기 초음파 센서를 장착 가능하도록 형성된 관통홀인 센서 장착홀과, 해당 돌출부에서 외부로 개구되는 동시에 상기 본체 장착부로 통하도록 외부로 개구되며 상기 케이블을 삽통 가능하도록 형성된 관통홀인 케이블 삽통홀이 형성되고,
상기 2개의 덮개부 각각은 상기 센서 장착홀의 해당 돌출부에서의 개구와, 상기 케이블 삽통홀의 해당 돌출부에서의 개구를 연통시켜 덮도록 형성되는 것을 특징으로 하는 플로우 셀.