JP6747994B2 - 超音波流量センサ及びその取付方法 - Google Patents
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Description
配管内を流れる流体への超音波の送信および配管内を流れる流体からの超音波の受信のうち少なくとも一方を行う第1超音波素子を備えた第1センサユニットと、
前記配管内を流れる流体への超音波の送信および配管内を流れる流体からの超音波の受信のうち少なくとも他方を行う第2超音波素子を備えた第2センサユニットと、
前記第1超音波素子及び前記第2超音波素子の出力信号に基づいて、超音波が前記配管を流れる流体の上流側から下流側に伝搬する時間と下流側から上流側に伝搬する時間との時間差を求めて前記配管内の流体の流量を算出する算出部と、
任意であるが、例えば、前記算出部により算出された流量と予め定められた流量しきい値とに基づいて、前記配管内を流れる流体の流量に関するオン/オフ信号を出力する出力部とを有する超音波流量センサであって、
前記第1センサユニットを収容して該第1センサユニットを前記配管に固定するための第1取付具と、
前記第2センサユニットを収容して該第2センサユニットを前記配管に固定するための第2取付具と、
前記第1取付具は、前記配管の径方向から見たときの前記第2超音波素子に対する前記第1超音波素子の向きを前記配管の軸線方向に整合させるよう前記配管の外周面に当接する第1位置規制部と、該第1位置規制部に対して前記配管とは反対側から前記第1センサユニットを収容する第1収容部とを有し、
前記第2取付具は、前記配管の径方向から見たときの前記第1超音波素子に対する前記第2超音波素子の向きを前記配管の軸線方向に整合させるよう前記配管の外周面に当接する第2位置規制部と、該第2位置規制部に対して前記配管とは反対側から前記第2センサユニットを収容する第2収容部とを有し、
前記第1、第2取付具は、さらに、
前記配管の軸線、前記第1超音波素子、及び前記第2超音波素子を含む平面の両側において、前記第1収容部又は前記第2収容部の一方を基端として他方に向かって延び、前記配管の周方向における前記第1収容部と前記第2収容部の相対位置を規制する一対の第1、第2のアーム部と、
少なくとも前記アーム部に形成され、前記配管の径に応じて、前記配管の軸線方向における前記第1取付具と前記第2取付具の相対的な位置決めを誘導するガイド部と、を有することを特徴とする超音波流量センサを提供することにより達成される。
配管内を流れる流体への超音波の送信および配管内を流れる流体からの超音波の受信のうち少なくとも一方を行う第1超音波素子を備えた第1センサユニットと、
前記配管内を流れる流体への超音波の送信および配管内を流れる流体からの超音波の受信のうち少なくとも他方を行う第2超音波素子を備えた第2センサユニットと、
前記第1超音波素子及び前記第2超音波素子の出力信号に基づいて、超音波が前記配管を流れる流体の上流側から下流側に伝搬する時間と下流側から上流側に伝搬する時間との時間差を求めて前記配管内の流体の流量を算出する算出部と、
任意であるが、例えば、前記算出部により算出された流量と予め定められた流量しきい値とに基づいて、前記配管内を流れる流体の流量に関するオン/オフ信号を出力する出力部とを有する超音波流量センサであって、
前記第1センサユニットを収容して該第1センサユニットを前記配管に固定するための第1取付具と、
前記第2センサユニットを収容して該第2センサユニットを前記配管に固定するための第2取付具と、
前記第1取付具と前記第2取付具を前記配管に押しつけて固定するための固定具とを含み、
前記第1取付具は、前記配管の径方向から見たときの前記第2超音波素子に対する前記第1超音波素子の向きを前記配管の軸線方向に整合させるよう前記配管の外周面に当接する第1位置規制部と、該第1位置規制部に対して前記配管とは反対側から前記第1センサユニットを収容する第1収容部とを有し、
前記第2取付具は、前記配管の径方向から見たときの前記第1超音波素子に対する前記第2超音波素子の向きを前記配管の軸線方向に整合させるよう前記配管の外周面に当接する第2位置規制部と、該第2位置規制部に対して前記配管とは反対側から前記第2センサユニットを収容する第2収容部とを有し、
前記第1、第2取付具は、さらに、
前記配管の軸線、前記第1超音波素子、及び前記第2超音波素子を含む平面の両側において、前記第1収容部又は前記第2収容部の一方を基端として他方に向かって延び、前記配管の周方向における前記第1収容部と前記第2収容部の相対位置を規制する一対のアーム部と、
少なくとも前記アーム部に形成され、前記配管の径に応じて、前記配管の軸線方向における前記第1取付具と前記第2取付具の相対的な位置決めを誘導するガイド部と、を有することを特徴とする超音波流量センサを用意し、
前記第2取付具を使って前記第2センサユニットを前記配管に仮固定する第1工程と、
該第1工程の次に、前記第2取付具を前記配管の周方向に回転させる第2工程と、
該第2工程の次に、前記第1取付具を使って前記第1センサユニットを前記配管に仮固定すると共に該仮固定の前に前記第1取付具と前記第2取付具との相対的な位置を情報変換機構の作用に基づいて調整する第3工程と、
前記第3工程の次に、前記第1取付具と前記第2取付具とを前記配管に固定することを特徴とする超音波流量センサの取付方法を提供することにより達成される。
実施例は典型的にはZ配置に適した超音波流量センサシステム1であり、この超音波流量センサシステム1は第1、第2の取付具2、4を有し、この2つの取付具2、4を使って第1、第2のセンサユニット6、8を配管Pの周面に取り付けることができる。第1、第2の取付具2、4は成型品であり、具体的には金属製のプレス成型品である。第1、第2のセンサユニット6、8は超音波流量センサ10を構成する。実施例の適用は配管Pの直径や、配管Pの中を流れる流体は特に制限されないが、典型的な適用例を例示的に列挙すれば次の通りである。
(2) 配管Pの材料:鉄鋼、SUS、銅、ポリ塩化ビニル(PVC)
(3) 流体:水、油、薬液、不凍液(エチレングリコール)、クーラント
(b) 第2取付具4は、これを配管Pに固定することで、第2センサユニット8の位置決めが自動的に行われる。この位置決めによって、配管Pの中心を通る直径方向に第2センサユニット8を差し向けることができる。(第2センサユニット8の直径方向の位置決め)
(d) また、第2取付具4を配管Pに固定することで、この第2取付具4の長手方向軸線を第2母線GL2に自動的に整合させることができる。
(f) このように、第1、第2の取付具2、4は、配管Pに固定されることで、それぞれ長手方向軸線が第1母線GL1、第2母線GL2に自動的に整合される。そして、第1、第2の取付具2、4は、その相互作用によって、第1センサユニット6を第1母線GL1(図3)上に位置決めし、他方、配管Pの軸線方向に第1センサユニット6と適正な離間距離で、第2センサユニット8を第2母線GL2(図3)上に位置決めする機能を有する。
(1)傾斜スリット58とピン64との対の組み合わせは、夫々、前述した第1情報を第2情報に変換する機能を有する。第1情報は配管Pの直径の情報である。第2情報は、配管Pの長手方向軸線に沿った第1、第2の取付具2、4の予め規定した適正離間距離の情報である。配管Pを挟んで対峙する第1取付具2と第2取付具4との相対位置は、配管Pの直径の情報である。そして、傾斜スリット58によって配管Pの長手方向軸線Ax(p)の方向に案内されるピン64によって、第1情報が第2情報に変換され、第2取付具4は、傾斜スリット58の傾斜角度つまり配管Pの直径方向からの角度によって、第1の取付具2から配管Pの長手方向軸線Ax(p)に沿った適正な離間距離に位置決めされる。
(工程2)工程1と同じ要領で第1取付具2に第1センサユニット6を組み付ける。
図12などに図示の超音波流量センサシステム200に含まれる第1、第2のセンサユニットは、上述した実施例に含まれる第1、第2のセンサユニット6、8(図1〜図3)と同じであることから、この参考例の説明において、第1センサユニットに参照符号6を付し、第2センサユニットに参照符号8を付すことにより、その詳しい説明を省略する。
(2) 配管Pの材料:鉄鋼、SUS、銅、ポリ塩化ビニル(PVC)
(3) 流体:水、油、薬液、不凍液(エチレングリコール)、クーラント
(1)配管Pの長手方向軸線Ax(p)に沿った長さ寸法において、第1取付具202の第1アーム部222が、第2取付具204の第2アーム部208よりも小さい。
(2) 第1取付具202の第1アーム部222に、前述した傾斜スリット58が形成され、この傾斜スリット58の中に第2取付具204のピン64が配置されている。
(工程2)作業者が配管Pに正対した状態で、第2センサユニット8を装着した第2取付具204を配管Pに仮固定する。この仮固定は、第2取付具204のバンドBd(3)を使って行うことができる。この仮固定の状態において、第2センサユニット8は、第2取付具204の皿バネ66によって配管Pの周面に向かって付勢された状態にある。
(工程4)図17は第2取付具204に関するものであるが、この第2取付具204の場合と同じ要領で、第1取付具202に第1センサユニット6を組み付ける。
(a)「流量」と「温度」
(b)「温度」と「熱量(カロリー)」
(c)「流量」と「熱量(カロリー)」
Ax(p) 配管の長手方向軸線
GL1 第1母線
GL2 第2母線
1 実施例の超音波流量センサシステム
2 第1取付具
4 第2取付具
Bd(1) 第1のバンド
Bd(2) 第2のバンド
6 第1センサユニット
8 第2センサユニット
10 超音波流量センサ
24 第1超音波素子
26 第2超音波素子
54 第2取付具の第2位置規制部
56 第2取付具の第2アーム部
58 傾斜スリット
60 第1取付具の第1位置規制部
62 第1取付具の第1アーム部
64 傾斜スリットの中で移動可能なピン
65 ピン
66 付勢部材(皿バネ)
67 当接部
91 傾斜壁
93 傾斜壁
Claims (15)
- 配管内を流れる流体への超音波の送信および配管内を流れる流体からの超音波の受信のうち少なくとも一方を行う第1超音波素子を備えた第1センサユニットと、
前記配管内を流れる流体への超音波の送信および配管内を流れる流体からの超音波の受信のうち少なくとも他方を行う第2超音波素子を備えた第2センサユニットと、
前記第1超音波素子及び前記第2超音波素子の出力信号に基づいて、超音波が前記配管を流れる流体の上流側から下流側に伝搬する時間と下流側から上流側に伝搬する時間との時間差を求めて前記配管内の流体の流量を算出する算出部と、を有する超音波流量センサであって、
前記第1センサユニットを収容して該第1センサユニットを前記配管に固定するための第1取付具と、
前記第2センサユニットを収容して該第2センサユニットを前記配管に固定するための第2取付具と、
前記第1取付具は、前記配管の径方向から見たときの前記第2超音波素子に対する前記第1超音波素子の向きを前記配管の軸線方向に整合させるよう前記配管の外周面に当接する第1位置規制部と、該第1位置規制部に対して前記配管とは反対側から前記第1センサユニットを収容する第1収容部とを有し、
前記第2取付具は、前記配管の径方向から見たときの前記第1超音波素子に対する前記第2超音波素子の向きを前記配管の軸線方向に整合させるよう前記配管の外周面に当接する第2位置規制部と、該第2位置規制部に対して前記配管とは反対側から前記第2センサユニットを収容する第2収容部とを有し、
前記第1、第2取付具は、さらに、
前記配管の軸線、前記第1超音波素子、及び前記第2超音波素子を含む平面の両側において、前記第1収容部又は前記第2収容部の一方を基端として他方に向かって延び、前記配管の周方向における前記第1収容部と前記第2収容部の相対位置を規制する一対の第1、第2のアーム部と、
少なくとも前記アーム部に形成され、前記配管の径に応じて、前記配管の軸線方向における前記第1取付具と前記第2取付具の相対的な位置決めを誘導するガイド部と、を有することを特徴とする超音波流量センサ。 - 前記一対のアーム部が前記第1取付部及び前記第2取付部の各々に設けられている、請求項1に記載の超音波流量センサ。
- 前記一対のアーム部が前記第1取付部と前記第2取付部との間で構成されている請求項1に記載の超音波流量センサ。
- 前記ガイド部は、前記一対のアーム部の両方に設けられている、請求項1〜3のいずれか一項に記載の超音波流量センサ。
- 前記ガイド部は、前記一対のアーム部のうち一方に設けられた突起部と、前記一対のアーム部のうち他方に設けられ且つ前記配管の軸線方向における該突起部の当て止めとなる当接部とで構成されている請求項1〜4のいずれか一項に記載の超音波流量センサ。
- 前記アーム部は、前記第1位置規制部又は前記第2位置規制部の端から延びている、請求項2に記載の超音波流量センサ。
- 前記ガイド部は、前記配管の直径方向に対して該配管の長手方向に傾斜した角度に基づいて位置決めを誘導する、請求項1に記載の超音波流量センサ。
- 前記一対のアーム部が共に成形された形状を有する、請求項1に記載の超音波流量センサ。
- 前記一対のアーム部のいずれか一方が成形された形状を有し、他方が前記配管の周方向に屈曲可能である、請求項1に記載の超音波流量センサ。
- 前記第1アーム部と前記第2アーム部とが互いに隣り合わせに位置するオーバーラップ部分を有し、
該オーバーラップ部分に前記ガイド部が設けられている、請求項2に記載の超音波流量センサ。 - 前記第1、第2取付具を前記配管に固定する固定具を更に有し、該固定具が前記配管に巻回されるバンドによって構成される、請求項1〜10のいずれか一項に記載の超音波流量センサ。
- 前記第1、第2取付具の少なくとも一方の取付具が、前記第1センサユニット又は第2センサユニットを前記配管に向けて付勢する付勢部材を更に有する、請求項11に記載の超音波流量センサ。
- 配管内を流れる流体への超音波の送信および配管内を流れる流体からの超音波の受信のうち少なくとも一方を行う第1超音波素子を備えた第1センサユニットと、
前記配管内を流れる流体への超音波の送信および配管内を流れる流体からの超音波の受信のうち少なくとも他方を行う第2超音波素子を備えた第2センサユニットと、
前記第1超音波素子及び前記第2超音波素子の出力信号に基づいて、超音波が前記配管を流れる流体の上流側から下流側に伝搬する時間と下流側から上流側に伝搬する時間との時間差を求めて前記配管内の流体の流量を算出する算出部と、を有する超音波流量センサであって、
前記第1センサユニットを収容して該第1センサユニットを前記配管に固定するための第1取付具と、
前記第2センサユニットを収容して該第2センサユニットを前記配管に固定するための第2取付具と、
前記第1取付具と前記第2取付具を前記配管に押しつけて固定するための固定具とを含み、
前記第1取付具は、前記配管の径方向から見たときの前記第2超音波素子に対する前記第1超音波素子の向きを前記配管の軸線方向に整合させるよう前記配管の外周面に当接する第1位置規制部と、該第1位置規制部に対して前記配管とは反対側から前記第1センサユニットを収容する第1収容部とを有し、
前記第2取付具は、前記配管の径方向から見たときの前記第1超音波素子に対する前記第2超音波素子の向きを前記配管の軸線方向に整合させるよう前記配管の外周面に当接する第2位置規制部と、該第2位置規制部に対して前記配管とは反対側から前記第2センサユニットを収容する第2収容部とを有し、
前記第1、第2取付具は、さらに、
前記配管の軸線、前記第1超音波素子、及び前記第2超音波素子を含む平面の両側において、前記第1収容部又は前記第2収容部の一方を基端として他方に向かって延び、前記配管の周方向における前記第1収容部と前記第2収容部の相対位置を規制する一対のアーム部と、
少なくとも前記アーム部に形成され、前記配管の径に応じて、前記配管の軸線方向における前記第1取付具と前記第2取付具の相対的な位置決めを誘導するガイド部と、を有することを特徴とする超音波流量センサを用意し、
前記第2取付具を使って前記第2センサユニットを前記配管に仮固定する第1工程と、
該第1工程の次に、前記第2取付具を前記配管の周方向に回転させる第2工程と、
該第2工程の次に、前記第1取付具を使って前記第1センサユニットを前記配管に仮固定すると共に該仮固定の前に前記第1取付具と前記第2取付具との相対的な位置を情報変換機構の作用に基づいて調整する第3工程と、
前記第3工程の次に、前記第1取付具と前記第2取付具とを前記配管に固定することを特徴とする超音波流量センサの取付方法。 - 前記第1取付具の前記配管に対する固定が第1ベルトを使って行われ、
前記第2取付具の前記配管に対する固定が、前記第1ベルトとは別の第2ベルトを使って行われる、請求項13に記載の超音波流量センサの取付方法。 - 前記第1ベルトと前記第2ベルトが同じであり、前記第1、第2取付具が共通のベルトを使って前記配管に固定される、請求項13に記載の超音波流量センサの取付方法。
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