超声波流量计的利记博彩app
【专利摘要】一种超声波流量计(10)，安装有：外壳(12)，液体经由该外壳流动；和一对检测单元(16a，16b)，该检测单元被配置在外壳(12)的相反端并且包括能够发送和接收声波信号的声波发送和接收单元(14)。振动产生机构(18a，18b)具有振动产生体(52)，该振动产生体被布置成垂直于检测单元(16a，16b)，该振动产生机构被配置在外壳(12)的外周侧。此外，当流经外壳(12)的液体的流量被测量时，振动产生体(52)被通电并且振动，从而粘附于盖构件(36)的气泡通过振动被去除，该盖构件与液体接触并且覆盖声波发送和接收单元(14)。
【专利说明】超声波流量计
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种超声波流量计，该超声波流量计用于基于当声波经由液体被传送 时的传播速度差值检测液体的流量。
【背景技术】
[0002] 迄今为止，例如，已知的超声波流量计，其中，一对传感器分别被布置在管路的上 游侧和下游侧，液体从该管路流过。从其中一个传感器传送过来的超声波被管路的内壁 表面反射并且被另一个传感器接收，液体的流速或流量基于超声波的传播速度的差值被测 量。
[0003] 在这样的超声波流量计中，例如，日本专利No. 2793133(专利文献1)公开了，测量 管路被设置成具有供给管和排出管，液体被供给到该供给管，并且液体从该排出管被排出。 进一步，第一测量头被配置在测量管路的一端上，而第二测量头被配置在测量管路的另一 端上。
[0004] 第一和第二测量头被构造成起声波发射器或声波接收器的作用。例如，脉冲波形 声波信号被从第一测量头传送过来，而第二测量头作为声波接收器接收该声波信号。接下 来，第一测量头被切换到作为接收器运行，并且通过在其上接收从第二测量头传送过来的 声波，基于声波的传播速度的差值，液体的流量被测量。
[0005] 然而，对于根据上述传统技术的超声波流量计，结构被设置成，其中，供给到供给 管的液体的方向基本上被垂直地改变，因此液体流向测量管路。所以，由于液体的流向的突 变，引起湍流的压力变化出现，因此液体中携带的空气在液体中形成气泡，从而气泡粘附于 测量管路的内壁表面，该测量管路被配置成面对第一和第二测量头。由于该气泡的粘附，气 泡干扰声波信号的传播，导致测量液体流量的精确度降低。
[0006] 因此，为了防止如上所述的气泡粘附，在日本专利特开No.2010-243245 (专利文 献2)公开的超声波流量计中，在液体流过的测量管的内周表面上执行表面处理，因此在液 体流动时的润湿性增大，于是，气泡粘附到内周表面被防止。
【发明内容】
[0007] 然而，对于根据专利文献2的超声波流量计，会担心被用来执行表面处理的处理 溶液可能流入液体中。因此，例如，如果流量测量被用于半导体制造设备使用的化学溶液或 纯水，会担心污染可能出现在被测量的液体中。
[0008] 本发明的主要目的是提供一种超声波流量计，其中，通过可靠地防止气泡粘附，声 波信号能够被可靠地传送，并且液体的流量能够被高度准确地测量，同时防止液体污染。
[0009] 本发明为一种超声波流量计，该超声波流量计基于声波信号测量液体的流量，该 超声波流量计包括：壳体，该壳体包括一对端口和管路，液体经由该端口被供给和排出，该 管路具有连接在端口之间的通道，其中液体在通道的内部流动；和一对检测单元，该检测单 元能够发送和接收声波信号，检测单元以彼此相对的关系配置在壳体的相反端，并且将通 道夹在两者之间，其中检测单元被配置在管路的轴线上，并且振动产生机构被设置在检测 单元的外周侧，从而对检测单元施加振动。
[0010] 根据本发明，在超声波流量计中，一对检测单元被配置在壳体的内部，检测单元被 配置在壳体中的管路的轴线上，并且在检测单元的外周侧，振动产生机构被设置，从而将振 动传递到检测单元。此外，当液体流经端口并且流过通道的内部时，即使已经从端口进入的 气泡或在液体中产生的气泡粘附于检测单元，通过使振动产生机构产生振动并且将该振动 传递到检测单元，气泡被从检测单元弹去并且能够被去除。因此，声波信号的传播不被气泡 的粘附干扰，并且因为声波信号的传输和接收能够被检测单元可靠地执行，液体的流量能 够基于声波信号被高度精确地测量。进一步，因为气泡被可靠地去除而不影响表面处理，该 表面处理在根据传统技术的超声波流量计中被执行，在液体流经的壳体等上，能够防止被 用来实现该表面处理的处理溶液流入液体中，并且即使纯水或化学溶液被用作要测量的液 体，液体污染也不会出现。
[0011] 本发明的上述及其他目的、特点和优势在结合附图的以下说明中将更加明显，其 中，本发明的较优实施例经由说明性实例展示。
【专利附图】
【附图说明】
[0012] 图1是根据本发明的实施例的超声波流量计的整体截面图；
[0013] 图2A是显示图1的超声波流量计中振动产生机构在供给侧附近的放大截面图，而 图2B是显示图1的超声波流量计中振动产生机构在排出侧附近的放大截面图；并且
[0014] 图3是沿图1中沿III-III线的截面图。
【具体实施方式】
[0015] 如图1所示，根据本发明的实施例的超声波流量计10包括：外壳（壳体）12,该外 壳具有通道28,流体诸如水、化学溶液等被供给到该通道；一对检测单元16a、16b，该检测 单元被配置在外壳12的相反端上，并且在其中安装有用于发送和接收声波的声波发送和 接收单元14 ;和一对振动产生机构18a、18b，该振动产生机构被设置在检测单元16a、16b的 外周侧的位置。
[0016] 外壳12包括：管路20,该管路由例如金属材料诸如不锈钢等沿直线形成；供给部 (端口）22,该供给部被连接为基本上垂直于管路20的一端；和排出部（端口）24,该排出 部被连接为基本上垂直于管路20的另一端。供给部22和排出部24被配置为基本上平行。 进一步，外壳12不局限于由金属材料制成的情况，还可以由树脂材料形成。
[0017] 检测单元16a、16b被连接到连接凸缘26,连接凸缘26被形成为在管路20的相反 的端部上直径径向地向外扩大，并且液体经由通道28流动，通道28沿轴线方向（箭头A和 B的方向）被形成在管路20的内部。在通道28的相反端上，一对直径扩大部30a、30b分别 被形成，该直径扩大部向外部开口并且其直径朝向相反端的附近逐渐地扩大。
[0018] 更具体地，直径扩大部30a、30b被配置在各个连接凸缘26的内部，并且检测单元 16a、16b分别被配置成与直径扩大部30a、30b面对的关系。进一步，供给部22和排出部24 分别被连接在直径扩大部30a、30b的外周侧。
[0019] 沿轴线方向穿透的供给通道32,被形成在供给部22的内部。供给通道32的一个 端部打开，而其另一端部与直径扩大部30a相通，该直径扩大部30a被形成在管路20的一 端侧（沿箭头A的方向）。另一方面，沿轴线方向穿透的排出通道34,被形成在排出部24 的内部。排出通道34的一端部打开，而其另一端部与直径扩大部30b相通，该直径扩大部 30b被形成在管路20的另一端侧（沿箭头B的方向）。更具体地，因为供给通道32和排出 通道34经由包括一对直径扩大部30a、30b的通道28互相连通，被从未图解的液体供给源 供给到供给通道32的液体流经通道28然后被从排出通道34排出到外部。
[0020] 此外，管道（pipe)，例如未图解的管子（tube)等，分别被连接到供给部22和排出 部24的端部。
[0021] 如图1和2B所示，检测单元16a、16b分别被配置在外壳12的直径扩大部30a、30b 中。检测单元16a、16b包括：盖构件（液体接触部）36,该盖构件被安装成与外壳12的通道 28面对的关系；声波发送和接收单元14,该声波发送和接收单元被配置在盖构件36的内 部；和连接盖38,该连接盖被连接到管路20的连接凸缘26并且将开口的直径扩大部30a、 30b密封。
[0022] 每个盖构件36由例如树脂材料形成，并且形成为有底的圆筒形状且其截面为U 形。盖构件36的开口端被布置在连接盖38侧，而其被布置成与通道28面对的关系的另一 端被形成为有底的形状。盖构件36的另一端包括底壁部40,该底壁部朝向通道28以基本 上平面的形状突出，以便垂直于通道28,并且声波发送和接收单元14分别被配置在其内壁 表面上（见图2A和2B)。
[0023] 更具体地，盖构件36被配置成在底壁部40的面对通道28的端表面上与液体接 触，因此通过覆盖被容纳在盖构件36内部的声波发送和接收单元14,盖构件36用来使声波 发送和接收单兀14与液体隔尚。
[0024] 进一步，如图1所示，一个盖构件36的底壁部40和另一个盖构件36的底壁部40 被配置成彼此面对的关系，并且将通道28夹在其间。
[0025] 声波发送和接收单元14由压电元件（压力部件）构造，其被形成为例如板状形， 并且分别被安装在扁平的盖构件36的底壁部40上。导电线42分别被成对地连接到声波 发送和接收单元14。导电线42,在被引导到连接盖38的内部之后，经由密封螺钉44被引 导到外部，该密封螺钉被螺合在连接盖38中。
[0026] 连接盖38经由多个螺钉（未显示）被连接到外壳12的连接凸缘26,并且适配部 46被形成为在连接盖38的侧部上突出。适配部46通过插入外壳12的直径扩大部30a、30b 被适配。进一步，连接到声波发送和接收单元14的导电线42,经由适配部46被插入并且被 插入适配部46的内部。因此，声波发送和接收单元14通过连接盖38被密封在直径扩大部 30a、30b的内部，该连接盖相对于外壳12的连接凸缘26连接。声波发送和接收单元14能 够通过与连接盖38脱离接合而从外壳12拆卸。
[0027] 进一步，被安装在适配部46的外周表面上的密封构件48被置于抵接直径扩大部 30a、30b的内周表面，从而在连接盖38和外壳12之间的气密条件被保持。
[0028] 更进一步，导电线42被保持在其中的密封螺钉44被螺合到连接盖38的上端部 中，从而密封连接盖38的内部。此外，经由密封螺钉44被引出到外部的导电线42,分别被 连接到未图解的控制器。由声波发送和接收单元14收到的接收信号经由导电线42被输出 到控制器。
[0029] 如图1至3所不，振动产生机构18a、18b包括：壳体50,该壳体分别被配置在外壳 12上一对直径扩大部30a、30b的外周侧，并且被配置在外壳12的外周侧；振动产生体52， 该振动产生体被容纳在壳体50的内部；和支架54,该支架用于相对于外壳12固定壳体50。 振动产生机构18a、18b分别以相同的方式作为一对振动产生机构18a、18b被构造。
[0030] 壳体50包括：例如，基部58,该基部具有限定在其内部的容纳室56 ;和凸缘60,该 凸缘从基部58侧突出，从而凸缘60沿着基本上垂直于容纳室56的轴线的方向延伸。基部 58的端部包括各个保持壁62,该保持壁抵接外壳12的直径扩大部30a、30b的外周表面。如 图3所示，保持壁62被形成为截面为圆弧形形状，从而该截面与直径扩大部30a、30b的外 周表面的截面基本上相同。一个保持壁62和供给部22基本上沿着直线被布置，并且直径 扩大部30a被夹在其间，同时另一个保持壁62和排出部24基本上沿着直线被布置，并且直 径扩大部30b被夹在其间。
[0031] 更具体地，外壳12的管路20和振动产生机构18a、18b被容纳在其中的容纳室56 被布置成基本上彼此垂直。
[0032] 进一步，在每个基部58的内部，容纳室56被形成为从具有保持壁62的一端延伸 到另一端。容纳室56的端部通过保持壁62被密封，而其开口的其它端通过密封塞65被密 封，该密封塞被安装成振动产生体52被容纳在容纳室56的内侧。
[0033] 振动产生体52由压电元件（压力部件）构成，该压电元件被形成为例如板状形， 其被容纳在壳体50的容纳室56中，并且被安装在保持壁62的内壁表面上。更具体地，振 动产生体52在对应于保持壁62被弯曲成具有圆弧形截面的同时被安装，该保持壁被形成 为截面为近似圆弧形形状。因此，如图2A和2B所示，振动产生体52被配置成相对于声波 发送和接收单元14基本上垂直，该声波发送和接收单元被配置在外壳12的内部，并且被布 置在声波发送和接收单元14的外周侧的位置。
[0034] 进一步，电缆64分别被连接到振动产生体52。在电缆64已经被插入密封塞65的 插入孔66并且被引出到外部之后，电缆64被电连接到未图解的控制器，该密封塞密封容纳 室56。此外，通过经由电缆64将来自未图解的控制器的信号电压施加到振动产生体52,变 形（strain)被产生在振动产生体52中，振动通过该变形被产生在振动产生体52中。
[0035] 支架54经由螺钉68被连接到壳体50的凸缘60,并且包括环形部分70,该环形部 分用于保持外壳12的管路20。另外，在外壳12的管路20被插入支架54的环形部分70的 状态下，支架54被紧固到壳体50的凸缘60,从而基部58被置于抵接直径扩大部30a、30b 的外周表面，并且振动产生机构18a、18b被固定到外壳12的预定位置，在该预定位置，振动 产生体52分别面对声波发送和接收单元14。
[0036] 因此，振动产生机构18a、18b经由支架54被可拆卸地配置到外壳12。因此，例如， 如果故障出现在振动产生机构18a、18b中，振动产生机构18a、18b能够容易地被其它新的 振动产生机构替换。
[0037] 此外，通过将来自未图解的控制器的信号电压施加到振动产生机构18a、18b的振 动产生体52,振动产生体52经受变形，伴随着振动产生体52被快速地振动，并且该振动波 经由壳体50被传送到外壳12和盖构件36。
[0038] 根据本发明的实施例的超声波流量计10基本如上所述地被构造。接下来，将描述 超声波流量计10的操作和效果。液体从未图解的液体供给源经由管被供给到供给通道32， 并且液体从供给通道32通过通道28到排出通道34。
[0039] 在超声波流量计10中，声波信号，例如从连接到外壳12的一端的检测单元16a的 声波发送和接收单兀14被传送，并且声波信号在被通道28的内壁表面反射的同时在液体 内传播，并且被连接到外壳12的另一端的检测单元16b的声波发送和接收单元14接收。在 这种情况下，声波信号沿液体的流向（图1中箭头B的方向）传播。
[0040] 进一步，以相反的方式，声波信号被从连接到外壳12的另一端的检测单元16b的 声波发送和接收单兀14传送，并且声波信号被连接到外壳12的一端的检测单兀16a的声 波发送和接收单元14接收。在这种情况下，声波信号沿与液体的流向相反的方向（图1中 箭头A的方向）传播。
[0041] 此外，由声波发送和接收单元14接收的基于声波信号的接收信号通过导电线42 被输出到未图解的控制器。传播时间差△T基于传播时间Tl和传播时间T2由未显不的控 制器的探测信号计算，该传播时间Tl用于声波信号沿液体的流向（沿箭头B的方向）传播 的情况，该传播时间T2用于声波信号沿与液体的流向相反的方向（沿箭头A的方向）传播 的情况。液体的流速V，即流量由传播时间差ΛT计算。
[0042] 在这种情况下，虽然与来自供给通道32的液体一起被导入的气泡，或在液体中携 带的气泡易于粘附于构造检测单元16a、16b的盖构件36,通过将来自未图解的控制器的信 号电压施加到振动产生机构18a、18b的振动产生体52,由压电元件构成的振动产生体52， 经受变形并且产生振动，并且振动波经由壳体50和外壳12被传送到盖构件36。因而，气泡 被弹去并且通过振动波远离盖构件36,并且气泡和液体一起向下游移动并且被从排出通道 34排出到外部。
[0043] 由此，通过在振动产生机构18a、18b的操作下去除粘附于盖构件的气泡，声波信 号的传播不被打扰，并且声波信号在超声波流量计10中的传输和接收能够被适当地执行。 因此，基于声波信号，液体的流量能够被高精度地测量。
[0044] 进一步，因为粘附于盖构件36的气泡经由振动产生机构18a、18b产生的振动波被 去除，不必如根据传统技术的超声波流量计中，在测量管路的内壁表面上执行利用处理溶 液的表面处理。因此，例如，由于处理溶液流到在半导体制造设备中使用的化学溶液或纯水 中导致的污染，能够被可靠地避免。
[0045] 更进一步，振动产生机构18a、18b经由支架54分别被可拆卸地安装到外壳12的 直径扩大部30a、30b，从而振动产生机构18a、18b的替换操作能够通过从直径扩大部30a、 30b去除支架54而简单地容易地被执行。因此，例如，如果故障出现在振动产生机构18a、 18b中，振动产生机构18a、18b能够容易且快速地被其它新的振动产生机构替换。
[0046] 更进一步，通过在盖构件36的外周侧上设置振动产生体52,并且通过将振动产生 体52布置成基本上垂直于检测单兀16a、16b，由振动产生体52产生的振动波被有效地传送 到盖构件36,从而使粘附的气泡能够被去除。
[0047] 更进一步，通过由压电元件构造振动产生体52,振动的产生和气泡的去除能够被 容易且经济地执行。
[0048] 进一步，通过设置振动产生机构18a，18b，即使供给部22和排出部24被形成为基 本上垂直于管路20的结构并且当液体流过管路20时由于流向的急剧变化而容易产生气 泡，粘附于检测单元16a、16b的盖构件36的气泡也能够被可靠地去除。
[0049] 根据本发明的超声波流量计不局限于上述实施例。在不脱离在附加的权利要求限 定的发明范围的情况下，可以对实施例进行各种改变和修改。
【权利要求】
1. 一种超声波流量计（10)，所述超声波流量计（10)基于声波信号测量液体的流量，其 特征在于，包括： 壳体（12)，所述壳体（12)包括一对端口（22、24)和管路（20)，所述液体经由所述端口 (22、24)被供给和排出，所述管路（20)具有连接在所述端口（22、24)之间的通道（28)，其 中，所述液体在所述通道（28)的内部流动；和 一对检测单元（16a、16b)，所述检测单元（16a、16b)能够发送和接收所述声波信号，所 述检测单元（16a、16b)以彼此相对的关系配置在所述壳体（12)的相反端，并且将所述通道 (28)夹在两者之间； 其中，所述检测单元（16a、16b)配置在所述管路（20)的轴线上，并且振动产生机构 (18a、18b)被设置在所述检测单元（16a、16b)的外周侧，从而对所述检测单元（16a、16b)施 加振动。
2. 如权利要求1所述的超声波流量计，其特征在于，所述振动产生机构（18a、18b)包括 振动产生体（52)，所述振动产生体（52)在被供给电力的情况下产生振动波，并且对所述检 测单元（16a、16b)中的液体接触部（36)的外周表面施加所述振动波。
3. 如权利要求2所述的超声波流量计，其特征在于，所述振动波沿着所述端口（22、24) 的轴线方向产生，所述轴线方向垂直于所述管路（20)的所述轴线。
4. 如权利要求2所述的超声波流量计，其特征在于，所述振动产生体（52)包括压电元 件。
5. 如权利要求1所述的超声波流量计，其特征在于，所述管路（20)和所述端口（22、 24)被形成为彼此垂直。
6. 如权利要求1所述的超声波流量计，其特征在于，所述振动产生机构（18a、18b)相对 于所述壳体（12)可拆卸地配置。
7. 如权利要求2所述的超声波流量计，其特征在于，所述检测单元（16a、16b)包括： 所述液体接触部（36)，所述液体接触部（36)以与所述壳体（12)的所述通道（28)面对 的关系被安装； 声波发送和接收单元（14)，所述声波发送和接收单元（14)布置在所述液体接触部 (36)的内部；和 连接盖（38)，所述连接盖（38)连接到所述管路（20)的端部并且密封所述通道（28)。
8. 如权利要求4所述的超声波流量计，其特征在于，所述振动产生体（52)被弯曲具有 对应于所述壳体（12)的形状的圆弧形形状的截面。
【文档编号】G01F1/66GK104457869SQ201410300745
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年6月27日 优先权日:2013年9月24日
【发明者】铃木贵光, 永田章纪 申请人:Smc株式会社