(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
端面凸字形状のレール部材をそれぞれ有し、配管に対し、配管の軸線方向に沿って前記レール部材のレール部が延在した状態で所定間隔を存して配置される一対の送受信機本体と、該送受信機本体を前記配管に固定するための固定部材と、を備えたことを特徴とする流速測定器用の送受信機。
【請求項２】
端面凸字形状のレール部材をそれぞれ有する一対の送受信機本体と着脱可能に係合するため、各送受信機本体におけるレール部材のレール部と合致する直線状の凹溝を有することを特徴とする送受信機を設置するための位置決め部材。
【請求項３】
端面凸字形状のレール部材をそれぞれ有し、配管に対し、配管の軸線方向に沿って前記レール部材のレール部が延在した状態で所定間隔を存して配置される一対の送受信機本体と、
該送受信機本体を前記配管に固定するための固定部材と、
前記一対の送受信機本体の各々のレール部と合致する直線状の凹溝を有し、前記各送受信機本体のレール部と前記凹溝とを着脱可能に係合することにより、凹溝に沿って前記一対の送受信機本体が移動変位可能に取り付けられる位置決め部材と、
を含み、
前記一対の送受信機本体を、前記配管に対し、配管の軸線方向に沿って前記レール部材のレール部が延在した状態で所定間隔を存して配置すると共に、前記各送受信機本体のレール部と前記凹溝とを係合させて前記一対の送受信機本体を前記位置決め部材に取付けた状態で、少なくとも一方の送受信機本体を前記凹溝に沿って変位させて、前記配管の軸線方向に沿って前記一対の送受信機の相対位置を調整した後、前記固定部材により前記一対の送受信機本体を前記配管に固定した上で、前記各送受信機本体のレール部と前記凹溝との係合状態を解除することにより、前記配管に固定された一対の送受信機本体から前記位置決め部材を離脱可能とした、
ことを特徴とする流速測定器用のセンサーユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、配管内を流れる流体に対する波動の送受信によって、この流体の流速を測定する流速測定器用のセンサーユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、配管内を流れる流体は、配管状態（例えば、水平や勾配等）、配管形状（例えば、屈曲や配管内径の拡大・縮小・変形等）、配管内壁面の表面形状（例えば、凹凸や付着物の堆積等）、流体の特性（例えば、混合物の有無や粘度等）の様々な要因によって変化することが知られている。
【０００３】
従って、このような配管内を流れる流体の実際の流速や流量を計測することは様々な分野において有益である。しかしながら、このような配管内を流れる流速を測定する場合、予め配管内に流速センサー等を各所に配置したのでは配置個数の関係等からコストが膨大となってしまう。さらに、計測する度に配管内に配置するのは非常に困難である。
【０００４】
そこで、配管の外表面の所望の位置に着脱可能なセンサーユニットを装着し、このセンサーユニットにより外部から配管内を流れる流体の流速や流量を計測することが考えられている。
【０００５】
一般に、流体中で伝播する波動の伝播速度は、媒質としての流体の流速に応じて変化することは周知である。即ち、配管内を流れる流体において、流体の流れに沿った順流方向の波動の伝播速度と、流体の流れに逆らう逆流方向の伝播速度とには速度差が発生する。従って、この速度差を捉えれば、配管内を流れる流体の流速を測定することができる。尚、このような測定方法は伝播速度差法と称されている。
【０００６】
図３（Ａ），（Ｂ）は、このような配管の外表面に装着されて配管内を流れる流体の流速を測定するセンサーユニットの測定原理の説明図である。
【０００７】
図３（Ａ）において、１は配管、２はセンサーユニット、３，４はセンサーユニットの送受信機である。尚、以下の説明では、便宜上、図示右側から左側へと流体が流れるものとし、図示右側を上流、図示左側を下流と称する。
【０００８】
送受信機３，４は、配管１の外表面に接触するように配置され、お互いに配管１の内部を流れる流体に対して超音波の送受信を行うように構成されている。一方の送受信機３は配管１の下流側に固定され、他方の送受信機４は配管１の上流側に固定されると共に配管１に軸線方向に沿って送受信機３に対して接近・離反することで調整される。この際、送受信機３，４は配管１の軸線方向に沿って配置されることが好ましい。また、送受信機３，４は、各々が送波部と受波部とを備えている。
【０００９】
これにより、上流側に配置された送受信機４の送波部から放射された超音波が下流側に配置された送受信機３の受波部に受信される。また、下流側に配置された送受信機３の送波部から放射された超音波が上流側に配置された送受信機４の受波部に受信される。
【００１０】
そして、順流方向の伝播に要した時間と逆流方向の伝播に要した時間との差を検出し、この時間差に基づいて配管１の内部を流れる流体の流速を計測する（この方法は、伝播速度差法の中では伝播時間差法として分類されている。）。尚、センサーユニット２は、配管１の内壁面で反射した超音波を銃はする方式（これをＶ法と称する。）を採用している。
【００１１】
ところで、図３（Ｂ）に示すように、受波部における受波強度が最大となる各送受信機３，４間の離間距離Ｌ１，Ｌ２は、測定実施環境等の条件に応じて異なるため、計測を実施する都度にその距離調整が行われる。特に、配管１の径φ１，φ２の差の影響は大きく、送波部からの超音波の放射角度θが一定であるとすれば、受波強度を最大とする離間距離Ｌ１，Ｌ２は配管１の径φ１，φ２に応じて変化する。
【００１２】
このため、センサーユニット２は、一方を測定固定側とし、他方を測定変位側（実際の計測時には当然、位置決め固定される。）。
【００１３】
図２（Ａ），（Ｂ）は、このような離間距離変更を可能としたセンサーユニットを示し、図２（Ａ）は分離型のセンサーユニット、図２（Ｂ）は一体型のセンサーユニットである。
【００１４】
図２（Ａ）に示した分離型のものは、配管１に位置決め固定するために、それぞれワイヤーやチェーン等の一対の固定締結具５を各送受信機３，４に設けている。そして、例えば、一方の送受信機３を配管１に固定した後、配管１の軸線方向に沿うように他方の送受信機４を固定し、必要に応じて送受信機４の固定状態を一旦解除して送受信機３との相対距離を変化させ、再び送受信機４を配管１に固定するものである。
【００１５】
図２（Ｂ）に示した一体型のものは、一対のガイドレール６を備え、この一対のガイドレール６の一端寄りに一方の送受信機３を固定すると共に、他方の送受信機４をガイドレール６に沿って変位固定可能としている。尚、配管１への固定は、送受信機３，４に設けられたワイヤーやチェーン等の固定締結具７によって行われる。また、ガイドレール６の他端には、送受信機３と協働して送受信機４のガイドレール６に沿っての変位時のガタやズレ等を防止するための固定具８が設けられている。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記の如く構成された流速測定器用のセンサーユニット、例えば、図２（Ａ）に示した分離型のものにあっては、互いの離間距離を合わせるのが困難である上、配管１の軸線方向に沿って配置するには、他方の送受信機４を配管１の周回り方向に沿ってズラしつつ、その受信感度の最高点を探し出さなければならないという煩雑な固定作業を強いられるという問題が生じていた。
【００１７】
また、図２（Ｂ）に示した一体型のものにあっては、送受信機３，４の相対位置決めは比較的容易に行うことができるものの、その位置決め固定が終了した後にあって、その位置決め固定が確定したらば不要となるガイドレール６や送受信機３，４をガイドレール６に固定するためのネジ（図示せず）等が計測終了までそのままの状態で残ってしまう。
【００１８】
このため、配管１の他の部位の計測を行うためには、測定が完了した後にセンサーユニットを取り外して同様の作業を繰り返すか、或いは、同じセンサーユニットを複数用意して、それぞれの箇所に配置しなければならない。
【００１９】
この一つのセンサーユニットで配管１の複数箇所の計測を行う方式では、例えば、第１の地点での計測結果と第２の地点での計測とに差がありすぎた等、配管１内の何らかの原因（例えば、付着物堆積等）に基づくものなのか、或いは操作ミスなどに起因するものなのか等を確認するため、再度第１の地点での計測を行おうとしても、その第１の地点と全く同じ地点を計測することは困難であるといった問題が発生する。
【００２０】
また、複数のセンサーユニットを計測現場に持参して各測定地点毎にセンサーユニットを配置する方式では、上述した再確認等の不具合は発生しないものの、同じユニット全体を複数用意する必要があり、現場への移動や現場での移動等が面倒であるといった新たな問題が発生していた。
【００２１】
本発明は、上記問題を解決するため、互いの対向距離や配管の軸線方向に沿う平行出しの容易性を維持したまま、計測時には不要な部品を離脱することができる上、その計測時には不要な部品の兼用化を図ることができる流速測定器用のセンサーユニットを提供することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
その目的を達成するため、請求項１に記載の流速測定器用の送受信機は、端面凸字形状のレール部材をそれぞれ有し、配管に対し、配管の軸線方向に沿って前記レール部材のレール部が延在した状態で所定間隔を存して配置される一対の送受信機本体と、該送受信機本体を前記配管に固定するための固定部材と、を備えたことを要旨とする。
【００２５】
請求項２に記載の送受信機を設置するための位置決め部材は、端面凸字形状のレール部材をそれぞれ有する一対の送受信機本体と着脱可能に係合するため、各送受信機本体におけるレール部材のレール部と合致する直線状の凹溝を有することを要旨とする。
【００２６】
請求項３に記載の流速測定器用のセンサーユニットは、端面凸字形状のレール部材をそれぞれ有し、配管に対し、配管の軸線方向に沿って前記レール部材のレール部が延在した状態で所定間隔を存して配置される一対の送受信機本体と、該送受信機本体を前記配管に固定するための固定部材と、前記一対の送受信機本体の各々のレール部と合致する直線状の凹溝を有し、前記各送受信機本体のレール部と前記凹溝とを着脱可能に係合することにより、凹溝に沿って前記一対の送受信機本体が移動変位可能に取り付けられる位置決め部材と、を含み、前記一対の送受信機本体を、前記配管に対し、配管の軸線方向に沿って前記レール部材のレール部が延在した状態で所定間隔を存して配置すると共に、前記各送受信機本体のレール部と前記凹溝とを係合させて前記一対の送受信機本体を前記位置決め部材に取付けた状態で、少なくとも一方の送受信機本体を前記凹溝に沿って変位させて、前記配管の軸線方向に沿って前記一対の送受信機の相対位置を調整した後、前記固定部材により前記一対の送受信機本体を前記配管に固定した上で、前記各送受信機本体のレール部と前記凹溝との係合状態を解除することにより、前記配管に固定された一対の送受信機本体から前記位置決め部材を離脱可能としたことを要旨とする。
【００２７】
このような請求項３に記載の流速測定器用のセンサーユニットは、端面凸字形状のレール部材をそれぞれ有する一対の送受信機本体が配管に対し、配管の軸線方向に沿って前記レール部材のレール部が延在した状態で所定間隔を存して配置され、固定部材により送受信機本体が配管に固定されると共に、一対の送受信機本体を配管に対し、配管の軸線方向に沿って前記レール部材のレール部が延在した状態で所定間隔を存して配置する際には、前記各送受信機本体のレール部と前記凹溝とを係合させて前記一対の送受信機本体を前記位置決め部材に取付けた状態で、少なくとも一方の送受信機本体を前記凹溝に沿って変位させることで、前記配管の軸線方向に沿って一対の送受信機の相対位置が調整され、固定部材により一対の送受信機本体を固定したときには、位置決め部材が一対の送受信機本体から離脱される。
【００２８】
従って、一対の送受信機本体を配管に固定した後には、位置決め部材が取り除かれると共に、その位置決め部材を他の送受信機本体の位置決め用として兼用することができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の流速測定器用のセンサーユニットの実施の形態を図１に基づいて説明する。
【００３０】
図１（Ａ）は本発明の実施の形態１に係わる流速測定器用のセンサーユニットの位置決め時のセンサーユニットの斜視図、図１（Ｂ）は測定時のセンサーユニットの斜視図、図１（Ｃ）はガイド部の変形例の説明図である。
【００３１】
図１（Ａ）において、センサーユニット１０は、離間状態で配管１に配置される一対の送受信機本体１１，１２と、この送受信機本体１１，１２の両者間に跨る位置決め部材としてのガイドプレート１３と、ガイドプレート１３に対して送受信機本体１１，１２を位置決めする雄の位置決め部としてのネジ部材１４，１５とを備えている。
【００３２】
送受信機本体１１，１２は、配管１の外表面に接触可能となるように付勢設定された送受信機（センサー）としての送波部と受波部（共に図示せず）とを備えている。また、送受信機本体１１，１２は、一端が上方寄りに固定されて自由端が両側壁面から引き出された固定部材としてのベルト１６，１７を備えている。このベルト１６，１７は、一方のベルト１６の自由端に設けられたバックル１８に他方のベルト１７の自由端を挿入することで配管１の周回りを締結し、送受信機本体１１，１２を配管１に固定することができる。さらに、送受信機本体１１，１２の上部には端面凸字形状のレール部材１９が設けられている。このレール部材１９のレール部１９ａは配管１の軸線方向に沿って延在されており、その上面には、図１（Ｂ）に示すように、雌の被位置決め部としての雌ねじ孔１９ｂが穿孔されている。なお、送受波部には、同軸ケーブル２０が接続されている。
【００３３】
ガイドプレート１３は、底面に開放すると共にレール部１９ａと合致することで送受信機本体１１，１２の同一平面内での回転を防止する凹溝１３ａが形成されている。また、ガイドプレート１３の一方寄りには、長手方向に延在する長孔１３ｂが形成されている。さらに、ガイドプレート１３の側面には目盛り１３ｃが設けられている。
【００３４】
ネジ部材１４は、そのネジ部が長孔１３ｂを貫通して送受信機本体１１側の雌ねじ孔１９ｂと螺合し、ワッシャ１４ａとの協働により送受信機本体１１をガイドプレート１３に位置決め固定する。この際、ベルト１６，１７並びにネジ部材１４を若干緩めれば長孔１３ｂに沿って、即ち、配管１の軸線方向に沿って送受信機本体１１を変位させることができる。また、この変位固定の際には、目盛り１３ｃを確認して行い得る。そして、送受信機本体１１の位置が決まったらば、ベルト１６，１７による配管１への固定並びにネジ部材１４によるガイドプレート１３への固定が完了する。
【００３５】
ネジ部材１５は、そのネジ部が長孔１３ｂを貫通して送受信機本体１２側の雌ねじ孔１９ｂと螺合し、送受信機本体１２をガイドプレート１３に位置決め固定する。上述した送受信機本体１１の変位時には、ベルト１６，１７によって配管１に送受信機本体１２が固定され且つネジ部材１５によってガイドプレート１３に送受信機本体１２が固定されていることから、計測基準位置は不同のまま送受信機本体１１を移動変位固定することができる。
【００３６】
ベルト１６，１７の一端は、送受信機本体１１，１２の配管当接面１１ａ，１２ａと略同一平面上の上方に固定されている。この際、ベルト１６，１７が幅を有するベルトであることから、この幅方向を配管１と並行とする事により、広い範囲での固定状態を実現することができ、ベルト１６，１７の締め付けにより配管１の周回り方向に加重が加わったとしても、配管１の軸線方向に沿う方向に並列に複数設けることなく１本のベルト１６，１７で安定した保持状態を維持することができる。
【００３７】
そして、送受信機本体１１，１２の相対位置が決定し、ベルト１６，１７による配管１への固定状態を確認したらば、ネジ部材１４，１５による雌ねじ孔１９ｂへの螺合状態を解除した後、図１（Ｂ）に示すように、ガイドプレート１３を送受信機本体１１，１２から取り外す。
【００３８】
これにより、配管１への固定後、即ち、実質的な使用状態は送受信機本体１１，１２と固定部材としてのベルト１６，１７のみとなる。
【００３９】
また、送受信機本体１１，１２を配管１に位置決め固定した後のガイドプレート１３並びにネジ部材１４，１５は、配管１の他の計測部位に送受信機本体１１，１２と同一構成の送受信機を固定する際の位置決め用部材として兼用することができる。
【００４０】
ところで、ガイドプレート１３の図示上下方向の抜け止めのため、図１（Ｃ）に示すように、配管１の軸線方向の送受信機本体１１の変位を許容するように、所謂あり溝状のレール部１９ａ’と凹溝１３ａ’としても良い。このような構成とした場合、ガイドプレート１３が不測に脱落することが防止される。
【００４１】
上記の構成において、配管１の直径は基本的に数種類の企画で決まっているため、ガイドプレート１３の一方の基準位置にネジ部材１５で送受信機本体１２を固定し、ガイドプレート１３の他方の長孔１３ｂに沿って目盛り１３ｃを確認しながら、配管１の径に応じて予め定められた位置にネジ部材１４で送受信機本体１１を仮り固定する。
【００４２】
次に、配管１に対してベルト１６，１７で基準側の送受信機本体１２を配管１に固定した後、ネジ部材１４を若干緩めて可動側の送受信機本体１１を配管１の軸線方向に沿って微調整し、超音波の受信感度の最高点を確認した上でネジ部材１４によってガイドプレート１３に送受信機本体１１を本固定すると共に、ベルト１６，１７によって送受信機本体１１を配管１に固定する。
【００４３】
この状態で、配管１の他の部位での測定を行う場合には各ネジ部材１４，１５並びにガイドプレート１３を送受信機本体１１，１２から取り外し、配管１の他の部位で同様な配置作業を行うためにガイドプレート１３並びにネジ部材１４，１５を兼用することができる。
【００４４】
そして、上述した伝播時間差法により配管１内を流れる流体の速度を計測し、この計測が完了したらば、ベルト１６，１７を緩めることにより配管１から送受信機本体１１，１２を取り外すことができる。
【００４５】
ところで、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）では、水平状態の配管１に対して上方にセンサーユニット１０を配置したものを開示したが、配管１の側方や下方等、計測作業環境に応じて変更可能であることは勿論である。また、配管１が傾斜勾配したものや略垂直である場合においてもセンサーユニット１０による計測が可能であることは勿論である。従って、送受信機本体１１，１２の上下関係は、その配置によって変化するが、図１（Ａ），（Ｂ）に示した配置を基準として上下関係を定義した。
【００４６】
尚、図示例の配管１の上方にセンサーユニット１０を配置する場合には、ネジ部材１４，１５が無くともガイドプレート１３を押さえつけることにより位置決めは可能である。この際、図１（Ｃ）に示したあり溝状とした場合には、配管１の上方から若干ずれ配置していたとしても、不測にガイドプレート１３が脱落することが防止される。また、配管１の上方にセンサーユニット１３を配置する場合、作業空間は配管１の上方にあることが一般的であると考えられ、その上方側にネジ部材１４，１５が位置していることから、ネジ部材１４，１５の着脱並びにガイドプレート１３の着脱作業を容易に行うことができる。
【００４７】
このように、ガイドプレート１３に少なくとも一方を変位固定可能となるように送受信機本体１１，１２を固定することによって、各送受信機本体１１，１２の対向間隔の調整並びに平行出しを容易に行うことができる。
【００４８】
また、ガイドプレート１３の長手方向に沿って凹溝１３ａが形成され、この凹溝１３ａに送受信機本体１１，１２の変位が案内されるため、同一面上に送受信機本体１１，１２を位置させることができ、超音波の伝播にも誤差が発生し難い。
【００４９】
配管１への配置時にはガイドプレート１３によって送受信機本体１１，１２が一体となっているため、配管１への配置作業を一人で容易に行うことができる。
【００５０】
【発明の効果】
本発明の流速測定器用のセンサーユニットにあっては、以上説明したように構成したことにより、互いの対向距離や配管の軸線方向に沿う平行出しの容易性を維持したまま、計測時には不要な部品の兼用化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態１に係わる流速測定器用のセンサーユニットを示し、（Ａ）は位置決め時のセンサーユニットの斜視図、（Ｂ）は測定時のセンサーユニットの斜視図、（Ｃ）はガイド部の変形例の説明図である。
【図２】  従来の流速測定器用のセンサーユニットを示し、（Ａ）は分離型のセンサーユニットの斜視図、（Ｂ）は一体型のセンサーユニットの斜視図である。
【図３】  （Ａ）は波動の送受信による配管内を流れる流体の流速測定原理の説明図、（Ｂ）は配管の径が異なる場合の超音波の配管内の伝播を示す説明図である。
【符号の説明】
１０  センサーユニット、１１，１２  送受信機本体、１３  ガイドプレート（位置決め部材）、１４，１５  ネジ部材（雄の位置決め部）、１６，１７  ベルト（固定部材）、１９ｂ  雌ねじ孔（雌の被位置決め部）。
【図１】
0003715933.tif 000002
【図２】
0003715933.tif 000003
【図３】
0003715933.tif 000004