KR101803821B1 - 직관식 초음파 유량계 - Google Patents

Abstract

초음파 계측의 오차 요인을 해소하고, 계측 정밀도를 한층 더 향상시킨 직관식 초음파 유량계를 제공한다. 하우징(10)의 측정공간(13) 내에 설치된 측정부(20)는, 측정용 유체를 흘려보내는 직관의 측정용 관체(21)와, 상기 측정용 관체(21)의 외주에 축방향으로 소정의 간격을 두고 설치한 한 쌍의 진동자(22a),(22b)를 구비하고, 진동자(22a),(22b) 사이에서 검출되는 양방향의 초음파 전파시간차로부터 측정용 유체의 유속을 구하여 유체 유량을 측정하는 직관식 초음파 유량계(1)에 있어서, 측정부(20)의 하우징(10)으로의 고정 및 외부 배관과의 접속이, 하우징(10)에 대한 축방향 중심측으로의 이동 및 회전운동을 규제하는 동시에, 유체 유로를 형성하는 측정부 보호 조인트(30)를 통해 이루어진다.

Description

직관식 초음파 유량계 {DIRECT PIPE TYPE ULTRASONIC FLOWMETER}

본 발명은, 초음파를 이용하여 관로(管路) 내를 흐르는 측정용 유체의 유량을 측정하는 직관식(直管式) 초음파 유량계에 관한 것이다.

종래, 관로 내를 흐르는 유체의 유량을 측정하는 유량계로서, 초음파를 이용한 초음파 유량계가 알려져 있다.

이 중, 유량측정용의 유체를 흘려보내는 측정용 관체(管體)에 직관을 사용하여 측정부를 형성한 초음파 유량계는, 일반적으로는 직관식 초음파 유량계라고 부르고 있다. 직관식 초음파 유량계의 측정부는, 직관으로 한 측정용 관체의 외주에 축(길이)방향으로 소정의 간격을 두고 한쌍의 진동자(초음파 진동자)를 설치한 것이다.

이러한 직관식 초음파 유량계는, 한 방향측의 진동자로부터 초음파를 발신시켜서 다른 방향측의 진동자에 수신시키고, 동시에, 다른 방향측의 진동자로부터 초음파를 발신시켜서 한 방향측의 진동자에 수신시킴으로써, 이들 초음파 전파 시간에 발생하는 차로부터 측정용 관체 내의 유체 유속을 구하고, 이 유속으로부터 유체의 유량을 측정할 수 있다.

상술한 초음파 유량계에는, 예를 들면 하기의 특허문헌1에 나타내고 있는 바와 같이, 한 쌍의 진동자를 설치하여 측정부를 형성하는 측정용 관체에 굴곡이 없는 직관을 이용한 직관식 초음파 유량계가 있다.

[특허문헌1] 일본특허공개번호 제2002-303542호 공보

그런데, 상술한 직관식 초음파 유량계는 그 계측 정밀도를 한층 더 향상시킬 것이 요구되고 있다. 그러나, 종래의 직관식 초음파 유량계에 있어서는, 초음파 전파 시간의 계측에 대하여 하기의 오차 요인이 영향을 미치는 것으로 생각되고 있다.

제1 오차 요인으로서는, 진동자를 설치하여 측정부를 형성하는 측정용 관체에 대하여, 외부의 접속 배관(외부 배관) 등을 통해 외부로부터 작용하는 진동이 있다. 이러한 외부 진동의 원인으로서는, 예를 들면 외부 배관 등으로부터 측정용 관체에 작용하는 스트레스를 생각할 수 있다.

제2 오차 요인으로서는, 측정용 배관 내에 형성되어 내벽면의 근방에 모이는 작은 기포가 있다. 이러한 기포는 측정용 배관 내를 흐르는 유량이 작은 경우 특히 잘 발생한다.

한편, 측정용 배관을 コ자형으로 하여 유로에 굴곡을 형성한 초음파 유량계도 있는데, 이러한 초음파 유량계에 있어서는, 측정용 배관(유로)의 굴곡에 의해 압력 손실이 발생하여 기포를 없앨 수 있을 것으로 생각되므로, 측정용 배관의 기포에 의한 오차는 문제가 되지 않는다.

이러한 배경으로부터, 직관식 초음파 유량계에 있어서는, 측정용 관체에 작용하는 외부 진동(스트레스)이나 내벽면에 모이는 기포와 같은 오차 요인을 해소할 것이 요망된다.

본 발명은 상기의 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 그 목적으로 하는 바는 초음파 계측의 오차 요인을 해소하고, 계측 정밀도를 한층 더 향상시킨 직관식 초음파 유량계를 제공하는 데 있다.

본 발명은 상기의 과제를 해결하기 위해서 하기의 수단을 채용하였다.

본 발명에 관한 직관식 초음파 유량계는, 하우징의 측정공간 내에 설치된 측정부가, 측정용 유체를 흘려보내는 직관의 측정용 관체와, 상기 측정용 관체의 외주에 축방향으로 소정의 간격을 두고 설치한 한 쌍의 진동자를 구비하고, 상기 진동자 사이에서 검출되는 양방향의 초음파 전파시간차로부터 상기 측정용 유체의 유속을 구하여 유체 유량을 측정하는 직관식 초음파 유량계로서, 상기 측정부의 상기 하우징으로의 고정 및 외부 배관과의 접속이, 상기 하우징에 대한 축방향 중심측으로의 이동 및 회전운동을 규제하는 동시에 유체 유로를 형성하는 측정부 보호 조인트를 통해 이루어지는 것을 특징으로 하는 것이다.

이러한 직관식 초음파 유량계에 따르면, 측정부의 상기 하우징으로의 고정 및 외부 배관과의 접속이, 하우징에 대한 축방향 중심측으로의 이동 및 회전운동을 규제하는 동시에 유체 유로를 형성하는 측정부 보호 조인트를 통해 이루어지므로, 측정부에 대하여 외부로부터 축방향이나 회전방향의 스트레스가 작용하는 것을 방지 또는 억제할 수 있다.

상기의 발명에 있어서, 상기 측정부 보호 조인트는, 상기 측정용 배관을 규정위치까지 삽입하여 단부 부근을 지지하는 배관 지지부와, 상기 하우징에 형성한 회전 방지 단면 형상의 벽면 개구부에 삽입하여 조립되는 동일 형상의 하우징 개구 삽입부와, 상기 하우징 개구 삽입부의 축방향 중심측으로의 삽입위치를 규정하는 접합면과, 상기 측정용 유체의 외부 배관과 접속하는 배관 조인트부를 구비한 보호 조인트 본체와, 상기 하우징의 벽면에 설치한 내부 나사부와 나사결합하여 상기 보호 조인트 본체의 축방향 이동을 저지하는 고정 링을 구비하여 구성되는 것이 바람직하다.

이러한 구성의 측정부 보호 조인트는, 회전 방지 단면 형상으로 한 벽면 개구부 및 하우징 개구 삽입부의 걸어맞춤에 의해 보호 조인트 본체의 회전운동이 저지되고, 접합면과 하우징 벽면과의 걸어맞춤에 의해 보호 조인트 본체의 측정부 방향으로의 이동이 저지된다. 즉, 외부 배관으로부터 측정용 배관에 대한 스러스트력(thrust force)이나 회전력이 작용하지 않도록, 측정부가 외부 배관으로부터 분리된 접속 구조가 된다.

상기의 발명에 있어서, 상기 측정부는 상기 진동자의 하류측에 기포 파쇄부를 구비하여 구성되는 것이 바람직하고, 이것에 의해 유량이 적을 때에 발생하여 내벽면 근방에 모이는 작은 기포를 파쇄하여 없앨 수 있게 되므로, 초음파를 이용한 유량 측정의 오차 요인을 제거할 수 있다.

이 경우에 바람직한 기포 파쇄부는 측정용 관체의 유로 단면적을 10∼75% 정도까지 축경(縮徑)된 부분(축경부)이다. 한편, 축경의 하한(최소 지름)은 측정용 유체가 막히지 않고 부드럽게 흐르는 값이 되므로, 축경의 정도는 배관 지름에 따라서 다르다.

상기 구성에 있어서, 상기 기포 파쇄부는, 상기 측정부 보호 조인트에 형성되어 있는 구성이어도 좋고, 혹은 상기 측정용 관체의 하류측 출구부에 축경부 형성 부재를 삽입하여 착탈가능하게 형성되어 있는 구성이어도 좋다.

또한, 상기 구성에 있어서, 상기 측정부를 수평배치로 하고, 상기 기포 파쇄부와 상기 측정용 관체와의 유로 하면이 일치하는 위치까지 상기 기포 파쇄부의 중심축을 하방으로 이동시킴으로써, 유체의 기포 제거가 좋고 체류물의 제거가 용이해진다.

상술한 본 발명의 직관식 초음파 유량계에 따르면, 측정용 관체에 작용하는 외부 진동(스트레스)이나 내벽면에 모이는 기포와 같은 초음파 계측의 오차 요인을 해소할 수 있으므로, 계측 정밀도를 한층 더 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 관한 직관식 초음파 유량계에 대해서, 일실시형태를 나타내는 주요부 단면도이다.
도 2는 도 1의 Ａ-Ａ단면도이다.
도 3은 도 1에 나타내는 직관식 초음파 유량계에 대해서, 상부 하우징 및 제어기판을 분리한 상태를 나타내는 평면도이다.
도 4는 도 1에 나타내는 직관식 초음파 유량계에 대해서, 상류측의 측정부 보호 조인트 주변 구조를 확대한 주요부 확대 단면도이다.
도 5는 도 1에 나타내는 직관식 초음파 유량계에 대해서, 기포 파쇄부를 구비한 하류측의 측정부 보호 조인트 주변 구조를 확대한 주요부 확대 단면도이다.
도 6은 (a)는 도 5에 나타내는 기포 파쇄부의 확대도, (b)는 (a)의 우측면도이다.
도 7은 기포 파쇄부의 제1 변형예를 나타내는 도면이고, (a)는 기포 파쇄부의 확대도, (b)는 (a)의 우측면도이다.
도 8은 기포 파쇄부를 측정용 관체에 형성한 제2 변형예를 나타내는 하류측의 측정부 보호 조인트 주변 구조를 확대한 주요부 확대 단면도이다.

이하, 본 발명에 관한 직관식 초음파 유량계의 일실시형태를 도면에 기초하여 설명한다.

직관식 초음파 유량계는, 유량 측정용의 유체를 흘려보내는 측정용 관체를 직관으로 하고, 이 직관에 한 쌍의 진동자를 부착하여 측정부를 형성한 것이다. 즉, 이하에 설명하는 직관식 초음파 유량계의 측정부는, 직관으로 한 측정용 관체의 외주에 축(길이) 방향으로 소정의 간격을 두고 한 쌍의 진동자를 설치한 구성이 된다.

도 1에 나타내는 실시형태의 직관식 초음파 유량계(1)는 하우징(10)의 내부에 측정부(20)가 설치되어 있다. 즉, 도시한 직관식 유량계(1)는 측정용 유체를 흘려보내는 직관의 측정용 관체(21)와, 측정용 관체(21)의 외주에 축방향으로 소정의 간격을 두고 설치된 한 쌍의 진동자(22a,22b)를 구비하고, 서로 이간된 진동자(22a,22b) 사이에서 검출되는 양방향의 초음파 전파시간차로부터 측정용 유체의 유속을 구하여 유체 유량을 측정하는 장치이다.

하우징(10)은 상부 하우징(11)과 하부 하우징(12)으로 분리가능하고, 하부 하우징(12)의 내부에 측정부(20)를 수납하는 측정공간(13)이 형성되어 있다. 이 측정공간(13)은 측정부(20)의 측정용 관체(21)를 수평으로 배치하는 것이다. 측정공간(13)의 좌우 벽면에는 측정부 보호 조인트(30,30A)를 고정하기 위해서 내부 나사 개구부(14)가 설치되어 있다. 이 측정부 보호 조인트(30,30A)는 측정부(20)를 하우징(10)에 고정하는 동시에 측정용 유체를 흘려보내는 외부 배관(P)과의 접속을 행하기 위한 부재이다. 이하의 설명에서는, 필요한 경우에만 후술하는 기포 파쇄부가 되는 축경부(50)를 구비한 것을 측정부 보호 조인트(30A)로 하여 구별하기로 한다.

측정공간(13)은 측정부(20)만 설치되는 공간이고, 예를 들면 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 저면부(15)와, 주위를 둘러싸는 세로벽(16)과, 공간 상부를 구획하는 칸막이판(17)에 의해 둘러싸여져 거의 밀폐된 공간이다. 이 측정공간(13)에는 측정부(20)를 구성하는 1개의 측정용 관체(21)가 수평으로 설치되어 있다. 한편, 도 3에 있어서의 세로벽(16)은, 거의 「I」를 눕힌 평면형상을 가지며, 그 상단이 착탈가능한 칸막이판(17)에 의해 막히게 된다.

측정용 관체(21)는 직관이고, 그 외주에는 축방향으로 소정의 간격을 두고 한 쌍의 진동자(22a,22b)가 부착된다. 이하의 설명에서는, 필요에 따라서 상류측의 진동자를 22a로 하고 하류측의 진동자를 22b로 하여 구별하지만, 구별이 불필요한 경우에는 진동자(22)로 부르기로 한다. 한편, 진동자(22a,22b)는 모두 독립된 배선(23)에 의해 제어기판(24)과 접속되어 있다. 한편, 이 배선(23)이 칸막이판(17)을 관통하는 부분에는 씨일(seal)용의 패킹(25)이 설치되어 있다.

제어기판(24)은 측정공간(13)의 외부에 형성된 기판설치공간(26)의 내부에 설치되어 있다. 도시한 구성예에서는, 직관식 초음파 유량계(1)를 소형화하기 위해서 제어기판(24)이 상하 방향으로 세로로 배치하고, 따라서, 제어기판(24)은 측정용 관체(21)의 옆에 배치된다. 이 때문에, 제어기판(24)에 약액 등의 측정용 유체가 접촉하여 손상의 원인이 되는 것을 방지할 목적으로, 측정공간(13)과 기판설치공간(26)의 사이는 세로벽(16) 등의 격벽에 의해 완전히 분리되어 있다. 한편, 도면 중의 부호 24a는 제어기판(24)의 단부를 지지하는 홈부이다.

또한, 하우징(10)의 상부에는, 기판설치공간(26) 내의 제어기판(24)과 외부의 제어기기 등과의 사이를 전기적으로 접속하기 위해서 외부 배선(W)이 설치된다.

그런데, 상술한 측정부(20)의 측정용 관체(21)를 하우징(10)에 고정하고, 또한, 외부 배관(P)과의 접속을 행하는 측정부 보호 조인트(30)는 하우징(10)에 대한 축방향 중심측(측정부(20)측)으로의 이동 및 회전운동을 규제하는 동시에 유체유로(31a)를 형성하는 기능을 갖는다. 바꾸어 말하면, 측정부 보호 조인트(30)는 측정용 관체(21)를 하우징(10)의 외부로 드러내지 않는 구조로 하는 것이며, 측정용 관체(21) 및 한 쌍의 진동자(22)에 의해 구성되는 측정부(20)에 대하여 외부로부터 스트레스를 걸지 않도록 하는 기능을 갖는다.

이 측정부 보호 조인트(30)는, 도 4의 확대도에 도시한 바와 같이, 축 중심에 유체유로(31a)를 형성하는 보호 조인트 본체(31)와, 하우징(10)의 벽면인 세로벽(16)에 설치한 내부 나사부(18)와의 나사결합에 의해 보호 조인트 본체(31)의 축방향 이동을 저지하는 고정 링(40)을 구비하여 구성된다.

보호 조인트 본체(31)는, 측정용 관체(21)를 규정위치까지 삽입하여 단부 부근을 지지하는 배관 지지부(32)와, 하우징(10)에 형성한 회전 방지 단면 형상의 벽면 개구부(19)에 삽입하여 조립되는 동일 형상의 하우징 개구 삽입부(33)와, 하우징 개구 삽입부(33)의 축방향 중심측으로의 삽입위치를 규정하는 접합면(34)과, 측정용 유체의 외부 배관(P)과 접속하는 배관 조인트부(35)를 구비하고 있다.

배관 지지부(32)는, 보호 조인트 본체(31)의 진동자 측단면으로부터 외부 배관(P)을 접속하는 외측을 향해서 형성된 원주형상의 공간이고, 측정용 관체(21)의 삽입이 가능해지는 내경을 가지고 있다. 이 배관 지지부(32)는, 측정용 관체(21)의 삽입량을 규정하기 위해서 외측단부에 단차면(32a)을 가지고 있다.

도시한 구성예에서는 보호 조인트 본체(31)에 삽입한 측정용 관체(21)의 내부 유로를 씨일하기 위해서, 즉, 측정부 보호 조인트(30)에 삽입된 측정용 관체(21)의 외주면을 따라서 측정용 유체가 누출되는 것을 방지하기 위해서, 측정용 관체(21)의 외주면에 Ｏ링(36)이 부착되어 있다.

본 실시형태에서는, 상술한 Ｏ링(36)의 착탈을 용이하게 하기 위해서 별도의 Ｏ링 착탈 부재(37)를 구비하고 있다. 이 Ｏ링 착탈 부재(37)는, 보호 조인트 본체(31)의 진동자 측단면으로부터 링형상의 부재를 별체화(別體化)하는 동시에, 서로 나사결함됨으로써 착탈가능하게 한 부재이다. 한편, Ｏ링 착탈 부재(37)의 착탈은 진동자 측단면의 원주방향으로 복수개 설치된 공구홀(37a)을 이용하고, 공구홀에 삽입되는 복수의 볼록부를 구비한 공구(도시 생략)에 의해 회전운동시켜서 행해진다.

이러한 Ｏ링 착탈 부재(37)를 설치함으로써, Ｏ링 착탈 부재(37)를 분리한 상태에서는 Ｏ링(36)의 착탈용으로서 큰 홀지름을 확보하는 것이 가능해진다. 그러나, Ｏ링 착탈 부재(37)는 측정용 관체(21)의 지름이 작아서 작업성에 문제를 갖는 경우에 필요한 부재이며, 측정용 관체(21)의 지름이 클 경우에는 불필요하다.

즉, 측정용 관체(21)의 지름이 작으면, 측정용 관체(21)의 외경과 일치하는 배관 지지부(32)의 지름도 작아지고, 따라서, Ｏ링(36)의 착탈에 사용할 수 있는 스페이스의 홀지름도 작은 것이 되므로 Ｏ링(36)의 착탈 작업은 곤란해진다. 그래서, 보호 조인트 본체(31)로부터 링형상의 부재를 별체화하여 Ｏ링 착탈 부재(37)를 설치하면, 이 Ｏ링 착탈 부재(37)를 분리함으로써 Ｏ링 착탈용으로서 큰 홀지름을 확보할 수 있다.

하우징 개구 삽입부(33)는, 예를 들면 도 6에 도시한 바와 같이, 원통형상에 모떼기부(33a)를 4면 형성한 거의 직사각형 형상의 회전 방지 단면 형상을 가지고 있다. 이 하우징 개구 삽입부(33)는, 하우징(10)에 측정공간(13)을 형성하고 있는 세로벽(16)에 개구하고, 회전 방지 단면 형상을 갖는 벽면 개구부(19)에 삽입됨으로써, 하우징(10)에 대하여 보호 조인트 본체(31)가 회전하는 것을 저지하는 부분이다.

한편, 도 6에는, 상술한 Ｏ링(36) 및 Ｏ링 착탈 부재(37)를 분리한 상태가 도시되어 있고, 회전 방지 단면 형상에 대해서는 예를 들면 다각형 등, 도시한 형상에 한정되지는 않는다.

접합면(34)은 보호 조인트 본체(31)에 형성된 단차면이고, 하우징(10)에 형성된 벽면 개구부(19)의 주위면에 접합하여 외부 배관(P)으로부터 작용하는 스러스트 하중이 측정용 관체(21)에 전달되는 것을 저지하는 부분이다. 한편, 이 접합면(34)은 회전 방지 단면 형상으로 한 하우징 개구 삽입부(33)로부터, 통상 단면의 보호 조인트 본체(31)에 확대한 부분의 단면을 이용하여 형성되어 있다.

이 접합면(34)은 외부 배관(P)으로부터 측정용 관체(21)에 스러스트 하중의 스트레스가 작용하는 것을 방지하는 것이고, 하우징(10)측에 설치한 주위면과의 걸어맞춤에 의해 측정용 관체(21)는 진동자(22)의 방향으로 향하는 축방향의 이동이 제한된다.

배관 조인트부(35)는 시판되는 배관 조인트를 이용하여 측정용 유체를 흘려보내는 외부 배관(P)과 접속되는 부분이다. 도시한 구성예에서는 구리관 접속용으로서 일반적으로 사용되는 규격품의 배관 조인트(N)가 사용되고 있다.

고정 링(40)은 상술한 보호 조인트 본체(31)를 고정하는 부재이고, 하우징(10)의 설치홀이 되는 세로벽(16)의 내부 나사부(18)에 외부 나사부(41)를 나사결합하여 고정하기 위한 부재이다. 이 고정 링(40)은 외측단면의 원주방향에 복수개 설치한 공구용 체결 홀(42)을 구비하고 있다. 한편, 도면 중의 부호 43은 씨일용의 Ｏ링이다.

고정 링(40)의 착탈은, 공구용 체결 홀(42)에 걸어맞춤하는 볼록부를 구비한 공구(도시 생략)에 의해 고정 링(40)을 회전운동시켜서 행해진다.

고정 링(40)을 소정위치까지 나사결합함으로써, 내주면에 형성한 단차부(40a)가 보호 조인트 본체(31)의 외주에 설치한 단차부(38)와 걸어맞춤되므로, 보호 조인트 본체(31)가 축방향으로 이동하는 것을 저지할 수 있다.

한편, 고정 링(40)의 외측에는, 예를 들면 공구용 체결 홀(42)을 숨기는 등, 미관상의 이유에 의해 착탈식 커버부재(44)가 부착되어 있다.

상술한 바와 같이, 하우징(10)의 양측면에는, 측정용 유체를 직관식 초음파 유량계(1)에 도입하여 유출시키기 위한 외부 배관(P)을 접속하는 배관 조인트로서, 하우징(10)에 대한 축방향 중심측(측정부(20)측)으로의 이동 및 회전운동을 규제하는 기능을 구비한 측정부 보호 조인트(30)가 설치되어 있으므로, 측정부(20)에 대하여 외부 배관(P)으로부터 축방향이나 회전방향의 스트레스가 작용하는 것을 방지할 수 있다.

즉, 상술한 구성의 측정부 보호 조인트(30)는, 회전 방지 단면형상으로 한 벽면 개구부(19) 및 하우징 개구 삽입부(33)의 걸어맞춤에 의해 보호 조인트 본체(31)의 회전운동이 저지되고, 또한, 접합면(34)과 하우징 벽면이 되는 벽면 개구부(19)의 주위면과의 걸어맞춤에 의해 보호 조인트 본체(31)의 측정부(20) 방향으로의 이동이 저지된다. 그 결과, 외부 배관(P)으로부터 측정용 관체(21)에 대하여 스러스트력이나 회전력이 작용하지 않는 구조가 되고, 스트레스면에서 측정부(20)가 외부 배관(P)으로부터 분리된 접속 구조가 되므로, 초음파를 이용하여 유량 측정을 행하는 측정부(20)는 오차 요인의 하나인 외부 진동의 영향이 제거된다.

그런데, 상술한 측정부(20)는 진동자(22)의 하류측에 기포 파쇄부가 되는 축경부(50)를 구비하는 것이 바람직하다. 이 축경부(50)는 유로 단면적을 감소시킴으로써 유로 내의 압력이 상승하므로, 측정용 관체(21)의 내벽면 근방에 모이는 작은 기포를 파쇄시켜서 없애는 기능을 갖는 것이다. 도 1, 도 5 및 도 6에 나타내는 축경부(50)는 측정부 보호 조인트(30A)의 보호 조인트 본체(31A)에 대하여, 측정용 관체(21)에 축중심과 일치하도록 하여 일체로 형성되어 있다.

측정용 관체(21)의 내벽면 근방에 모이는 작은 기포는, 특히, 유량이 적을 때에 발생하여 초음파를 이용한 유량 측정의 오차 요인이 되고 있다. 이 때문에, 작은 기포를 파쇄시켜서 없애는 것은 초음파를 이용한 유량 측정의 오차 요인을 제거하는 것이 된다.

이 경우의 축경부(50)는 확실하게 기포를 파쇄하기 위해서, 측정용 관체(21)의 유로 단면적을 10∼75% 정도의 범위내에서 축경하는 것이 바람직하다.

상술한 축경부(50)는, 축경 후의 유로 단면적이 10% 정도로 좁을 경우, 측정용 액체가 흐르는 최소 유로 단면적은 매우 작아진다. 이 때문에, 측정용 관체(21)의 유로는 측정용 유체와 함께 흐르는 이물질의 막힘을 발생시키기 쉽다. 따라서, 축경부(50)의 하한(최소 지름)은 측정용 유체가 막히지 않고 부드럽게 흐르는 값이 되고, 따라서, 축경의 하한에 대해서는 측정용 관체(21)의 배관 지름에 따라서 변화된다.

한편, 상술한 축경부(50)는, 축경 후의 유로 단면적이 75% 정도로 넓을 경우, 측정용 액체가 흐르는 유로 단면적의 축경 변화는 작아진다. 이 때문에, 압력변화도 작아져서 기포의 파쇄를 확실하게 행하는 것은 곤란해진다.

또한, 도 7에 나타내는 제1 변형예의 축경부(50A)는 특히 측정부(20)를 수평배치로 한 경우에 유효하다. 이 경우, 축경부(50A) 및 측정용 관체(21)의 유로 하면이 일치하는 위치까지, 축경부(50A)의 중심축을 하방으로 이동시킨 구조의 보호 조인트 본체(31B)로 되어 있다. 이러한 축경부(50A)는 유로 하면에 단차를 발생시키지 않는 것이므로, 예를 들면 세정과 같은 유지보수시 등에 있어서, 측정용 관체(21) 내의 체류물 제거가 용이해진다.

또한, 도 8에 나타내는 제2 변형예의 축경부(50B)는, 측정용 관체(21)의 하류측 출구부에 축경부 형성 부재(51)를 삽입하여 착탈가능하게 형성되어 있다. 이러한 구성을 채용하면, 유로 단면적(축경률)이 다른 축경부 형성 부재(51)를 착탈하여 적당히 교환함으로써, 축경부(50B)의 유로 단면적을 용이하게 변화시킬 수 있다.

이와 같이, 상술한 실시형태 및 그 변형예에 따르면, 측정용 관체(21)에 작용하는 외부 진동의 스트레스나 내벽면에 모이는 기포와 같은 초음파 계측의 오차요인을 저감 또는 해소할 수 있으므로, 초음파를 이용한 유량측정의 계측 정밀도를 한층 더 향상시킬 수 있다.

한편, 본 발명은 상술한 실시형태에 한정되지 않고, 그 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 적절하게 변경할 수 있다.

1 : 직관식 초음파 유량계 10 : 하우징
13 : 측정공간 14 : 내부 나사 개구부
16 : 세로벽 18 : 내부 나사부
19 : 벽면 개구부 20 : 측정부
21 : 측정용 관체 22,22a,22b : 진동자
24 : 제어기판 30,30A : 측정부 보호 조인트
31,31A,31B : 보호 조인트 본체 31a : 유체유로
32 : 배관 지지부 33 : 하우징 개구 삽입부
33a : 모떼기부 34 :접합면
35 : 배관 조인트부 37 : Ｏ링 착탈 부재
40 : 고정 링 41 : 외부 나사부
44 : 커버부재 50,50A,50B : 축경부
51 : 축경부 형성 부재 P : 외부 배관

Claims (7)

1. 하우징의 측정공간 내에 설치된 측정부는, 측정용 유체를 흘려보내는 직관의 측정용 관체와, 상기 측정용 관체의 외주에 축방향으로 소정의 간격을 두고 설치한 한 쌍의 진동자를 구비하고, 상기 진동자 사이에서 검출되는 양방향의 초음파 전파시간차로부터 상기 측정용 유체의 유속을 구하여 유체 유량을 측정하는 직관식 초음파 유량계로서,
   상기 측정부의 상기 하우징으로의 고정 및 외부 배관과의 접속이 측정부 보호 조인트를 통해 이루어지고,
   상기 측정부 보호 조인트는 보호 조인트 본체를 구비하며,
   상기 보호 조인트 본체는 상기 측정용 관체를 규정위치까지 삽입하여 상기 측정용 관체의 단부 부근을 지지하는 배관 지지부를 구비하고,
   상기 배관 지지부에서, 상기 측정용 관체와 상기 외부 배관이 접속되어 유체 유로를 형성하며,
   상기 측정부 보호 조인트는 상기 하우징에 대한 축방향 중심측으로의 이동 및 회전운동을 규제하는 직관식 초음파 유량계.
2. 제1항에 있어서,
   상기 측정부 보호 조인트는,
   상기 하우징에 형성한 회전 방지 단면 형상의 벽면 개구부에 삽입하여 조립되는 동일 형상의 하우징 개구 삽입부와, 상기 하우징 개구 삽입부의 축방향 중심측으로의 삽입위치를 규정하는 접합면과, 상기 측정용 유체의 외부 배관과 접속하는 배관 조인트부를 구비한 상기 보호 조인트 본체와,
   상기 하우징의 벽면에 설치한 내부 나사부와 나사결합하여 상기 보호 조인트본체의 축방향 이동을 저지하는 고정 링을 구비하여 구성되는 직관식 초음파 유량계.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 측정부는 상기 진동자의 하류측에 기포 파쇄부를 구비하고 있는 직관식 초음파 유량계.
4. 제3항에 있어서,
   상기 기포 파쇄부는 상기 측정부 보호 조인트에 형성되어 있는 직관식 초음파 유량계.
5. 제3항에 있어서,
   상기 기포 파쇄부는 상기 측정용 관체의 하류측 출구부에 축경부 형성 부재를 삽입하여 착탈가능하게 형성되어 있는 직관식 초음파 유량계.
6. 제4항에 있어서,
   상기 측정부를 수평배치로 하고, 상기 기포 파쇄부와 상기 측정용 관체와의 유로 하면이 일치하는 위치까지 상기 기포 파쇄부의 중심축을 하방으로 이동시킨 직관식 초음파 유량계.
7. 제5항에 있어서,
   상기 측정부를 수평배치로 하고, 상기 기포 파쇄부와 상기 측정용 관체와의 유로 하면이 일치하는 위치까지 상기 기포 파쇄부의 중심축을 하방으로 이동시킨 직관식 초음파 유량계.

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