(57)【要約】【課題】測定すべき流体を流す管体に対して、超音波式流量測定装置の着脱を容易に行って、流体の流量を測定する。【解決手段】保持本体２には溝部１が形成され、溝部１の対向する内壁面には一対の超音波送受信器５ａ、５ｂが埋設されている。溝部１に管体Ｐを押し込み、掛止アームにより溝部１が狭まるように締め付けると、管体Ｐの一部は溝部１の内壁面にほぼ密着し溝部１の幅は所定間隔となる。流量測定に際し、超音波送受信器５ａ、５ｂの一方から管体Ｐ内の流体中に超音波ビームＢを発信すると、管体Ｐの流体内を通過した超音波ビームＢは送受信器５ａ、５ｂの他方において受信される。超音波ビームＢが上流側から下流側への順行時間と、下流側から上流側への逆行時間との伝播時間差を求めて流速を求める。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定すべき流体を流し可撓性を有する柔軟な材料から成る管体に対して、保持本体を着脱自在とする超音波式流量測定装置において、前記保持本体には両側に内壁面を有し前記管体を挟着する溝部を備え、該溝部の上方に前記溝部上を掛け渡して前記溝部の幅が狭まるように締め付けて掛止することにより前記溝部の幅を所定の大きさとする掛止アームを備え、前記溝部の前記内壁面に一対の超音波送受信器を前記管体に沿った上流側及び下流側に取り付け、前記管体の流体内に前記一方の超音波送受信器からの超音波ビームを送信し、前記管体内を通過した超音波ビームを前記他方の超音波送受信器で受信するようにしたことを特徴とする超音波式流量測定装置。
【請求項２】
前記掛止アームの先端には掛止爪を設け、前記保持本体の一部に設けた掛止受部に回動により掛止するようにした請求項１に記載の超音波式流量測定装置。
【請求項３】
前記溝部の幅は前記管体の外径よりも小さくしたことを特徴とする請求項１に記載の超音波式流量測定装置。
【請求項４】
前記溝部は断面をコ字型としたことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の超音波式流量測定装置。
【請求項５】
前記一対の超音波送受信器は前記溝部の片側の前記内壁面に配置したことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の超音波式流量測定装置。
【請求項６】
前記一対の超音波送受信器は前記溝部の両側の前記内壁面にそれぞれ配置したことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の超音波式流量測定装置。
【請求項７】
前記掛止アームは２個の第１、第２の掛止アームとし、前記第１の掛止アームに前記溝部の第１の内壁面側から対向する第２の内壁面側に掛け渡し、前記第２の掛止アームは前記溝部の第２の内壁面側から第１の内壁面側に掛け渡すことを特徴する請求項１〜６の何れか１項に記載の超音波式流量測定装置。
【請求項８】
前記第１、第２の掛止アーム上に軸部を共有し、それぞれ前記掛止アームとは独立して回動し先端に錠止爪を形成した第１、第２の錠止アームを設け、前記第１の錠止アームの回動により掛止状態の前記第２の掛止アームの側部を錠止し、前記第２の掛止アームの回動により掛止状態の前記第１の掛止アームの側部を錠止することを特徴とする請求項７に記載の超音波式流量測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管体に外部から取り付け、管体内の流体に超音波ビームを伝播させて、流体の流量を測定するクランプオン型の超音波式流量測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の装置として、本出願人の出願による特許文献１、２が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４８７８６５３号公報
【特許文献２】特許第４９４０３８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１、２のクランプオン型の超音波式流量測定装置では、てこの原理を利用しレバーを用いたクランプ機構により、合成樹脂製の管体を四方から押圧して略角形状の所定形状に締め付けている。また、要部には少なくとも金属材料を用いることが望ましく、比較的大きな径の管体には好適に用いることができるが、小径の管体に対しては適応が難しいという問題がある。更に、超音波式流量測定装置を管体に着脱する際に、管体の周囲に大きな作業空間を必要とする。
【０００５】
本発明の目的は、上述の課題を解消し、簡素な構成で管体に対して簡易な構造により着脱できると共に、作業スペースを小さくすることができる超音波式流量測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するための本発明に係る超音波式流量測定装置は、測定すべき流体を流し可撓性を有する柔軟な材料から成る管体に対して、保持本体を着脱自在とする超音波式流量測定装置において、前記保持本体には両側に内壁面を有し前記管体を挟着する溝部を備え、該溝部の上方に前記溝部上を掛け渡して前記溝部の幅が狭まるように締め付けて掛止することにより前記溝部の幅を所定の大きさとする掛止アームを備え、前記溝部の前記内壁面に一対の超音波送受信器を前記管体に沿った上流側及び下流側に取り付け、前記管体の流体内に前記一方の超音波送受信器からの超音波ビームを送信し、前記管体内を通過した超音波ビームを前記他方の超音波送受信器で受信するようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る超音波式流量測定装置によれば、構成が簡素で、管体に対して着脱が容易である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施例１の超音波式流量測定装置の使用前の斜視図である。
【図２】保持本体内に超音波送受信器を埋設した状態の平面図である。
【図３】管体を装着した状態の斜視図である。
【図４】超音波式流量測定装置の原理的説明図である。
【図５】実施例２の超音波式流量測定装置の斜視図である。
【図６】錠止アームにより掛止アームを錠止した状態の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１０】
図１は管体の外側に着脱自在に取り付けて使用する使用前の実施例１の超音波式流量測定装置の斜視図である。
【００１１】
上部を開放した断面コ字状の溝部１を有し、合成樹脂材から成る保持本体２を主体とし、溝部１の上部両側には、溝部１を跨いで反対側に掛け止めるための合成樹脂製の２個の掛止アーム３ａ、３ｂが設けられている。
【００１２】
溝部１の両側の対向する内壁面４ａ、４ｂには、図２に示すように一対の超音波送受信器５ａ、５ｂが溝部１の長手方向に沿った異なる位置にそれぞれ埋設されている。そして、超音波送受信器５ａ、５ｂは合成樹脂から成るビーム伝達体６を介して溝部１の内壁面４ａ、４ｂに面一に設けられている。これらの超音波送受信器５ａ、５ｂはリード線７を介して後述する回路部に接続されている。保持本体２は幾つかの部品から成り、これらの部品を組み立てることにより、超音波送受信器５ａ、５ｂを埋設している。
【００１３】
掛止アーム３ａ、３ｂは溝部１の両側の内壁面４ａ、４ｂのそれぞれの上部の上平面８ａ、８ｂに１個ずつ、軸部９を介して水平方向に回動自在に取り付けられている。掛止アーム３ａ、３ｂの先端にはそれぞれ掛止爪１０が設けられ、これらの掛止爪１０は対向する内壁面４ａ、４ｂ上の反対側の側面には、溝状の掛止受部１１が設けられ、掛止爪１０が掛止するようにされている。
【００１４】
つまり、掛止アーム３ａは内壁面４ａ上の上平面８ａに軸部９により固定され、掛止アーム３ｂは内壁面４ｂ上の上平面８ｂに軸部９により固定され、掛止アーム３ａ及び３ｂはそれぞれ反対側の内壁面４ｂ及び４ａ側に掛け渡すようにされている。
【００１５】
掛止受部１１は掛止アーム３ａ、３ｂのそれぞれの回動方向に若干斜め方向に形成されている。掛止アーム３ａ、３ｂの掛止爪１０を掛止受部１１に強く押し込むことにより、掛止アーム３ａ、３ｂにより管体を挟んだ状態の溝部１を締め付け、溝部１の内壁面４ａ、４ｂ間の幅を所定の間隔に保持するようにされている。
【００１６】
図３は本実施例の超音波式流量測定装置を使用する際の管体Ｐを装着した状態の斜視図である。保持本体２の溝部１内の長手方向に沿って、流体を流すための例えばテフロン（登録商標）等の合成樹脂製で、可撓性を有する柔軟な材料から成る管体Ｐを押し込む。
【００１７】
この場合に、溝部１の幅は管体Ｐの外径よりも稍々小さくされており、管体Ｐの押し込みにより管体Ｐは変形すると共に、溝部１の幅は稍々拡がる。続いて、掛止アーム３ａ、３ｂを軸部９を中心とする回動により溝部１上に掛け渡して、掛止爪１０を掛止受部１１に掛止して更に強く回動する。これにより、溝部１の内壁面４ａ、４ｂ同士を引き寄せることになり、拡がった溝部１の幅は狭くなり、管体Ｐは溝部１の内壁面４ａ、４ｂに押圧され、管体Ｐの両側面は内壁面４ａ、４ｂに密着する。
【００１８】
断面円形の管体Ｐの一部を内壁面４ａ、４ｂに密着させて平面に変形させる理由は、管体Ｐを超音波送受信器５ａ、５ｂにそれぞれ当接させるためである。管体Ｐが円形のままであると、超音波送受信器５ａ、５ｂは円形の管体Ｐの外面に正確に接するとは限らない。なお、溝部１の内壁面４ａ、４ｂに接する管体Ｐの両面は平面となるが、管体Ｐは溝部１の隅部においては円弧状とされている。
【００１９】
溝部１の幅と管体Ｐとの外径に大きな相異があると、管体Ｐを挟着した際に、管体Ｐに皺が寄ったり、或いは内壁面４ａ、４ｂとの間に隙間が生ずることになる。従って、使用する管体Ｐの大きさを基に、溝部１の大きさを選択する必要がある。
【００２０】
図４は流量測定時の説明図であり、超音波送受信器５ａ、５ｂは演算制御手段２１に接続され、更に演算制御手段２１の出力は表示手段２２に接続されている。流量測定に際しては、管体Ｐに測定すべき流体Ｆを流し、演算制御手段２１の信号により超音波送受信器５ａ、５ｂの一方からビーム伝達体６を介して管体Ｐ内の流体Ｆ中に超音波ビームＢを発信する。この超音波ビームＢは管体Ｐの流体中を通過し、管体Ｐの反対側において超音波送受信器５ａ、５ｂの他方により受信し、演算制御手段２１に送信する。
【００２１】
このようにして、超音波送受信器５ａ、５ｂにより超音波ビームＢの発信、受信を交互に繰り返す。この場合の超音波ビームＢの管体Ｐに対する入出射は管体Ｐを平坦とした平面においてなされ、円形の管体よりも入出射効率の良い超音波ビームＢが得られる。
【００２２】
超音波ビームＢが流体Ｆの上流側から下流側に到達する順行時間と、下流側から上流側に到達する逆行時間との伝播時間差を演算制御手段２１により平均的に求める。この伝播時間差を基に、演算制御手段２１において公知の方法により流体Ｆの流速が算出される。
【００２３】
演算制御手段２１は流体Ｆの流速を求め、この流速を管体Ｐの内部断面積に乗じて流量値を算出する。しかし、管体Ｐは保持本体２により円形から平面を有する形状に変形しているために、断面積は不明であることが多く、予めこの状態において、管体Ｐに所定の流量を流して校正をしておくことが好ましい。そして、得られた流量値は表示手段２２に表示する。
【００２４】
なお、実際には管体Ｐは流体Ｆを流し始めると、流体Ｆの圧力により管体Ｐは更に溝部１の内壁面４ａ、４ｂに接するように変形し、管体Ｐの断面積が拡がる傾向にあるので、正確な流量は流体Ｆを流し始めてから若干の時間が経過した後に得られる。
【００２５】
測定が終了し、この超音波式流量測定装置を管体Ｐから取り外す際には、掛止アーム３ａ、３ｂを外して元に戻し、溝部１から管体Ｐを取り出せばよい。なお、掛止アーム３ａ、３ｂは２個設けたが、これは１個とすることもできる。
【実施例２】
【００２６】
図５は実施例２の超音波式流量測定装置の斜視図である。この実施例２は実施例１の構成に対し、更に掛止アーム３ａ、３ｂが不時に外れないようにするための合成樹脂製の錠止アーム１２ａ、１２ｂが設けられている。
【００２７】
即ち、掛止アーム３ａ、３ｂの上に軸部９を共有して、合成樹脂製の錠止アーム１２ａ、１２ｂが、掛止アーム３ａ、３ｂとは独立的に、回動自在に取り付けられている。錠止アーム１２ａ、１２ｂのそれぞれの先端には、下向きに折曲したＬ字状の錠止爪１３が形成されている。
【００２８】
図６は錠止状態の斜視図であり、保持本体２の溝部１に管体Ｐを装着し、実施例１のように掛止アーム３ａ、３ｂを掛止した後に、錠止アーム１２ａ、１２ｂを回動して掛止状態の掛止アーム３ａ、３ｂの側部を錠止爪１３により錠止する。つまり、錠止アーム１２ａにより掛止アーム３ｂを錠止し、錠止アーム１２ｂにより掛止アーム３ａを錠止する。これにより、掛止アーム３ａ、３ｂは非掛止方向への回動が防止され、錠止アーム１２ａ、１２ｂを外さない限り不時に外れることがなくなる。
【００２９】
また実施例１、２においては、超音波送受信器５ａ、５ｂを溝部１の両側の内壁面４ａ、４ｂにそれぞれ配置した。しかし、構造的に余裕がある場合には、一対の超音波送受信器５ａ、５ｂを溝部１の片側の内壁面４ａ又は４ｂに配置して、超音波ビームＢを管体Ｐ内で往復させて、管体Ｐ内で反射する超音波ビームＢを検出するようにしてもよい。
【００３０】
なお上述の実施例１、２においては、管体Ｐに対する溝部１は断面コ字型としたが、内壁面４ａ、４ｂに管体Ｐを密着させればよいので、溝部１の形状はＵ字型等とすることもできる。
【００３１】
また、保持本体２、掛止アーム３ａ、３ｂ、錠止アーム１２ａ、１２ｂは実施例では合成樹脂材としたが、これらの全部又は一部を金属製とすることもできる。
【符号の説明】
【００３２】
１  溝部
２  保持本体
３ａ、３ｂ  掛止アーム
４ａ、４ｂ  内壁面
５ａ、５ｂ  超音波送受信器
６  ビーム伝達体
７  リード線
９  軸部
１０  掛止爪
１１  掛止受部
１２ａ、１２ｂ  錠止アーム
１３  錠止爪
２１  演算制御手段
２２  表示手段
Ｆ  流体
Ｐ  管体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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