(57)【要約】【課題】流体の流れを計測するための少なくとも一対の超音波送受信器を開閉手段の弁体部の動作監視用にも兼用することを目的とするものである。【解決手段】流動流体を超音波が斜めに横切るように少なくとも一対の超音波送受信器６，７を流体流路１の上、下流側に対設するとともに、一方の超音波送受信器７を開閉手段３の弁体部５に配置したものである。弁体部５が開いている状態で超音波送受信器６，７間の超音波伝搬時間をもとに流体の流速およびまたは流量を計測するようにし、また弁体部５が閉成した状態でも超音波送受信器６，７間で超音波を伝搬させて、その弁体部５の動作を監視するようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体通路の上流側と下流側に配置した少なくとも一対の超音波送受信器と、前記流体通路を開閉するとともに、弁体部に前記一方の超音波送受信器を配置した開閉手段と、前記超音波送受信器間の超音波伝搬時間をもとに流体通路を流動する流体の流速およびまたは流量を演算する演算部と、前記超音波送受信器間の超音波伝搬時間をもとに開閉手段の弁体の動作状態を監視する監視部とを具備した流体の流れ計測装置。
【請求項２】
流れ計測状態における超音波伝搬時間の領域外に、弁体が閉じた状態での超音波伝搬時間を設定した請求項１記載の流体の流れ計測装置。
【請求項３】
弁体を閉じた状態での超音波伝搬時間が設定値よりもずれているときに、前記弁体が全閉していないと見做し、警告報知を行うようにした請求項２記載の流体の流れ計測装置。
【請求項４】
弁体を閉じた状態での超音波伝搬時間が設定値よりもずれているときに、前記弁体が全閉していないと見做し、別設した第二の安全弁を強制閉成するようにした請求項２または３記載の流体の流れ計測装置。
【請求項５】
超音波送受信器で発生した振動を開閉装置の弁体部に伝搬させるようにした請求項１記載の流体の流れ計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも一対の超音波送受信器を有し、これら超音波送受信器間の超音波伝搬時間をもとに流体の流速およびまたは流量を計測するようにした流れ計測装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図３は、従来の超音波式流れ計測装置を示すもので、ガスなどの流体が流れる流体流路５１に開閉手段５２と計測部５３が上流側より順に配置してある。上記開閉手段５１は、流体流路５１の弁座５４を開閉する弁体部５５と、この弁体部５５を駆動するステッピングモータなどの駆動部５６とからなる。
【０００３】
計測部５３は流体流路５１の上流側と下流側に少なくとも一対の超音波送受信器５７，５８を配置して構成してあり、一方の超音波送信器５７から送信された超音波が流体の流れを斜めに順方向に横切り他方の超音波送受信器５８に受信され、次いで、この他方の超音波送受信器５８から超音波が送信される。このとき、超音波送受信器５８からの超音波は流体の流れを斜めに逆方向に横切り超音波送受信器５７に達するものである。
【０００４】
制御器５９の計測部は上記した超音波伝搬時間差をもとに流体流路５１を流れる流体の流速を計測し、必要に応じて、それに流体流路５１の断面積、補正係数を乗じることで流量を演算するようにしている。
【０００５】
流体流路５１を流れる流速およびまたは流量に異常が生じた場合、制御器５９の監視部が開閉手段５２に信号を出力し、その駆動部５６が弁体部５５を閉動させる。勿論、併せて警報報知を行うことも考えられる。
【０００６】
上記開閉手段５２は、制御器５９に内蔵された感震器が所定震度以上の地震を感知したとき地震監視部の出力を受けて、また流体流路５１の圧力が異常状態となったときにも圧力感知器６０の信号を受けてそれぞれ閉動作を行う（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平８−９４４６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記従来の計測装置にあっては、開閉手段の弁体部などにごみなどの異物が付着したとき、対応する弁座を閉成し得ない事態を生起し流体が一部流動し続けることがあった。
【０００８】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、超音波送受信器を合理的に配置することで開閉手段の動作状態をも監視できるようにしたことを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記従来の課題を解決するために、本発明の流体の流れ計測装置は、流体通路の上流側と下流側に配置した少なくとも一対の超音波送受信器と、前記流体通路を開閉するとともに、弁体部に前記一方の超音波送受信器を配置した開閉手段と、前記超音波送受信器間の超音波伝搬時間をもとに流体通路を流動する流体の流速およびまたは流量を演算する演算部と、前記超音波送受信器間の超音波伝搬時間をもとに開閉手段の弁体の動作状態を監視する監視部とを具備したもので、超音波を流体の流れ計測に利用するとともに、開閉手段における弁体部の位置検知にも活用した。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の流体の流れ計測装置によれば、開閉手段の弁体部に一方の超音波送受信器を配置したことで、流体の流速およびまたは流量を計測できるとともに、開閉手段の弁体部が閉じているか否かの検知も行え、高信頼の安全動作が得られるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の実施の形態は、流体通路の上流側と下流側に配置した少なくとも一対の超音波送受信器と、前記流体通路を開閉するとともに、弁体部に前記一方の超音波送受信器を配置した開閉手段と、前記超音波送受信器間の超音波伝搬時間をもとに流体通路を流動する流体の流速およびまたは流量を演算する演算部と、前記超音波送受信器間の超音波伝搬時間をもとに開閉手段の弁体の動作状態を監視する監視部とを具備したもので、超音波送受信器を流れ計測用としては勿論、開閉手段の動作確認用にも兼用できることとなる。
【００１２】
そして、流れ計測状態における超音波伝搬時間の領域外に、弁体が閉じた状態での超音波伝搬時間を設定した。
【００１３】
また、上記弁体を閉じた状態での超音波伝搬時間が設定値よりもずれているときに、前記弁体が全閉していないと見做し、警告報知を行うようにしたり、あるいは、別設した第二の安全弁を強制閉成するようにした。
【００１４】
超音波送受信器で発生した振動を開閉装置の弁体部に伝搬させるようにすれば、付着したゴミなどの除去に有用である。
【実施例】
【００１５】
以下、その実施例を図面を参照して説明する。
【００１６】
（実施例１）
図１において、ガスなどの流体が流れる流体流路１には開閉手段２が配置してあり、またその上流側には圧力検知器３が設けてある。上記開閉手段２はステッピングモータなどの駆動部３と、この駆動部３に連係して流体流路１に形成した弁座４を開閉する弁体部５とからなる。
【００１７】
上記流体流路１を流動する流体を超音波が斜めに横切るように設定した少なくとも一対の超音波送受信器６，７が設けてある。そして、一方の超音波送受信器６は流体流路１側に、他方超音波送受信器７は上記開閉手段２の弁体部５にそれぞれ配置してあり、これらは弁座４を間に対向させてある。
【００１８】
通常時、一方の超音波送信器６から送信された超音波が流体の流れを斜めに順方向に横切り、他方の超音波送受信器７に受信され、次いで、この他方の超音波送受信器７から超音波が送信される。このとき、超音波送受信器７からの超音波は流体の流れを斜めに逆方向に横切り一方の超音波送受信器６に達するものである。
【００１９】
制御器８の演算部は上記した超音波伝搬時間差をもとに流体流路１を流れる流体の流速を計測し、必要に応じて、それに流体流路１の断面積、補正係数を乗じることで流量を演算するようにしている。流体流路１を流れる流速およびまたは流量に異常が生じた場合、制御器８が開閉手段２に信号を出力し、その駆動部３が弁体部５を閉動させる。勿論、併せて警報報知を行うことも考えられる。
【００２０】
また、開閉手段２の弁体部５が弁座４と当接している、いわゆる閉弁状態でも超音波送受信器６，７間では超音波の送受信が行われる。この場合は、超音波送受信器６，７の間隔が小さくなっているため、超音波の伝搬時間差は通常流れ計測時よりも小さく、この小さい時間差をもとに制御器８の監視部が閉弁状態を検知するようになっている。
【００２１】
図２に示すように、弁体部５はキャップ状をなすとともに、弁座４と対応するそのフランジ部にゴムなどの弾性材９が装着してあり、また中央の凹状部に先の超音波送受信器７が組み込んである。すなわち、超音波送受信器７は弁体部５における凹状部の頂壁内面に接着した圧電振動子１０と、同頂壁外面に接着した音響整合層１１とから構成され、圧電振動子１０を位置させた凹状部内は密閉状として流体流路１を流れる流体とは遮断してある。
【００２２】
また超音波送受信器７が弁体部５と共動することもあって、そのリード線１２，１３はフレキシブルに形成してある。
【００２３】
上記の構成において、通常は、超音波送受信器６，７間の超音波伝搬時間差をもとに流体流路１を流動する流体の流速およびまたは流量を測定し、その測定値に異常があった場合、例えば、設定値よりも多くの流速または流量である場合など、制御器８を介して開閉手段２を閉じ、その後の流体の流動を停止する。勿論、流体流路１の圧力が異常値となった場合も、圧力検知器３の出力を受けて、制御器８が開閉手段２を閉じる。
【００２４】
本実施例では、開閉手段２の弁体部５が閉じた状態も超音波送受信器６，７間の超音波伝搬時間差で監視するようにしている。上記したように、通常の流れ計測時と弁体部５の閉成監視時とでは超音波伝搬路の長さが大きく異なるため、超音波伝搬時間差も同様に大きく異なり、二形態を明確に区別できるものである。
【００２５】
もし、弁体部５にゴミなどの異物が付着して弁座４との間に隙間が発生した場合、当然、正常閉弁状態として設定された超音波伝搬時間差とは差が生じ、これをもって制御器８が弁体部５の閉成異常と見做して警告報知を行うものである。
【００２６】
より一層の安全性を考慮するならば、警告報知と併せて別設した第二の安全弁を閉じるようにすることも考えられる。
【００２７】
なお、上記の実施例では、少なくとも一対の超音波送受信器間で超音波の伝搬を直接行うようにしたが、この他、一方の超音波送受信器より送信された超音波を流体流路で少なくとも１回反射させて他方の超音波送受信器に伝搬させる、いわゆる、反射型にすることも十分考えられるものである。
【００２８】
このように本実施例にあっては、流れ計測を行う少なくとも一対の超音波送受信器を開閉手段の異常検知用にも兼用したもので、シンプルな構成で安全性などの向上が図れるものである。
【００２９】
さらに、他の実施例として、制御器８を利用してメンテナンスモードを設定し、定期的に超音波送受信器６，７を動作させて開閉手段２の弁体部５を振動させ、付着した異物を除去するようにすることも考えられる。この場合の振動は、流れ測定時とは異なるモードとしてもよい。
【００３０】
直接開閉手段２と関係しない超音波送受信器６から超音波を送信しても、これを受信した他方の超音波送受信器７が振動を生起するので、同様な作用効果が得られるし、必要に応じて、開閉手段２と関係する超音波送受信器７のみを動作させることも考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
以上のように、本発明によれば、流体の流れ計測を行う少なくとも一対の超音波送受信器を開閉手段の異常検知用としても兼用させたものであり、特に可燃性ガスなど気体流体の計測安全用として適合する。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施例を示す流体の流れ計測装置の概略断面図
【図２】同開閉手段部の拡大断面図
【図３】従来の流体の流れ計測装置の概略断面図
【符号の説明】
【００３３】
１  流体流路
２  開閉手段
３  駆動部
４  弁座
５  弁体部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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