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公開番号2025119586
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-14
出願番号2025009051
出願日2025-01-22
発明の名称流量を決定するための超音波測定装置及び温度を決定するための方法
出願人レヴィトロニクスゲーエムベーハー,Levitronix GmbH
代理人弁理士法人浅村特許事務所
主分類G01F 1/667 20220101AFI20250806BHJP(測定;試験)
要約【課題】より正確に測定管内を流れる流体の温度を決定する手段を提供すること。
【解決手段】管路内を流れる流体の流量を決定するための超音波測定装置であって、流体についての流れ方向Aを定める中心軸Mを有する測定管2を有し、互いに測定信号12、21を交換することが可能であるように配置及び整列される、少なくとも2つの超音波変換器11、22を有し、超音波変換器11、22を制御するための、及び測定信号12、21を評価するための制御ユニット20を有し、流体が接触できないように配置される、第1の温度T1を決定するための第1の温度センサ61を有する、超音波測定装置が、提案される。第2の温度センサ62が、第2の温度T2を決定するために設けられ、流体が接触できないように配置される。さらに、そのような超音波測定装置において流体の温度を決定するための方法が、提案される。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
管路（１００）内を流れる流体の流量を決定するための超音波測定装置であって、前記流体の流れ方向（Ａ）を定める中心軸（Ｍ）を有する測定管（２）を有し、互いに測定信号（１２、２１）を交換することが可能であるように配置及び整列される少なくとも２つの超音波変換器（１１、２２）を有し、前記超音波変換器（１１、２２）を制御するための及び前記測定信号（１２、２１）を評価するための制御ユニット（２０）を有し、前記流体が接触できないように配置される第１の温度（Ｔ１）を決定するための第１の温度センサ（６１）を有する超音波装置において、第２の温度センサ（６２）が、第２の温度（Ｔ２）を決定するために設けられ、前記流体が接触できないように配置されることを特徴とする、超音波測定装置。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記第１の温度センサ（６１）が、前記中心軸（Ｍ）から垂直な第１の距離（Ｄ１）を有し、前記第２の温度センサ（６２）が、前記中心軸（Ｍ）から垂直な第２の距離（Ｄ２）を有し、前記第２の距離（Ｄ２）が、前記第１の距離（Ｄ１）より大きい又は前記第１の距離（Ｄ１）と同じ大きさである、請求項１に記載の超音波測定装置。
【請求項３】
前記第１の温度センサ（６１）が前記測定管（２）に配置される、請求項１又は２に記載の超音波測定装置。
【請求項４】
前記制御ユニット（２０）が電子印刷装置（２５）を備え、前記第２の温度センサ（６２）が前記電子印刷装置（２５）に配置される、請求項１から３までのいずれか一項に記載の超音波測定装置。
【請求項５】
動作状態において、前記測定管（２）内を流れる前記流体が、壁厚（ＷＳ）を有する壁（Ｗ）によって前記流れ方向（Ａ）に垂直に区切られ、前記第１の温度センサ（６１）が、前記壁厚（ＷＳ）以上且つ前記壁厚（ＷＳ）の２０倍、好ましくは１０倍以下である前記測定管（２）内の前記流体からの垂直距離（ＤＦ）を有する、又は前記第１の温度センサ（６１）が、熱伝導層（６３）を介して前記壁（Ｗ）へ接続される、請求項１から４までのいずれか一項に記載の超音波測定装置。
【請求項６】
前記測定管（２）及び前記制御ユニット（２０）が配置される筐体（４０）を備え、前記第２の温度センサ（６２）が前記筐体（４０）又は前記制御ユニット（２０）に配置される、請求項１から５までのいずれか一項に記載の超音波測定装置。
【請求項７】
前記筐体（４０）が筐体壁（４０１）によって環境（Ｕ）から区切られ、前記筐体壁（４０１）が筐体壁厚（ＧＳ）を有し、前記第２の温度センサ（６２）が、前記筐体壁厚（ＧＳ）以上且つ前記筐体壁厚（ＧＳ）の２０倍、好ましくは１０倍以下である前記環境（Ｕ）からの垂直距離（ＤＵ）で配置される、又は前記第２の温度センサが、熱伝導層を（６４）介して前記筐体壁（４０１）へ接続される、請求項６に記載の超音波測定装置。
【請求項８】
前記測定管（２）は、前記管路（１００）が前記測定管（２）によって囲まれるように前記管路（１００）を受容するように設計される、請求項１から７までのいずれか一項に記載の超音波測定装置。
【請求項９】
前記管路（１００）が前記測定管（２）内でクランプされることが可能であるように、前記管路（１００）とのクランプ接続のためのクランプ装置として設計される、請求項８に記載の超音波測定装置。
【請求項１０】
前記測定管（２）が、第１の端部（１１０）から前記流れ方向（Ａ）に第２の端部（１２０）へ延び、前記測定管（２）が、前記管路（１００）への接続のために設計される第１の接続器（１１５）をその第１の端部（１１０）に有し、前記管路（１００）への接続のために設計される第２の接続器（１２５）をその第２の端部（１２０）に有する、請求項１から７までのいずれか一項に記載の超音波測定装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、独立請求項のプリアンブルによる管路内を流れる流体の流量を決定するための超音波測定装置に関する。本発明は、さらに、このような超音波測定装置において流体の温度を決定するための方法に関する。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
プロセス工学において、非侵襲的な方法が、流体の検査のために、又は管路、例えば可撓性のプラスチック管内を流れる流体の測定のために使用される。これは、例えば流体が汚染されないように流体と測定装置との間の接触が可能な限り避けられるべき場合ある高純度又は非常に高感度の流体についての場合に特に当て嵌まる。製薬産業、半導体産業及びバイオテクノロジー産業が、例としてここで挙げられる。それらの産業では、流体の純度及び／又は保全に非常に高い要求が課される溶液及び懸濁液が、頻繁に製造され、輸送される。往々にして、このような液体は、無菌条件下で処理される必要さえある。非侵襲的な方法はまた、測定装置の耐薬品性が保証されない場合にも使用される。
【０００３】
超音波測定技術は、特に、管路内を流れる流体の測定のための非侵襲的な方法として、その価値が証明されている。管路内を流れる流体を測定するための超音波測定装置は、特に管路を通って流れる流体の流量を決定するために使用される。典型的には、超音波測定装置は、流体へ超音波信号を適用することができ且つ超音波信号を受信することができる複数の超音波変換器を備える。
【０００４】
測定システムが指定されたインライン超音波測定装置が公知であり、その測定システムでは、例えば、別個の測定管が設けられ、その端部が管路へ接続されるように、流体が流れる管路に超音波測定装置の一部、例えば別個の測定管が挿入され、その結果、流体が管路から測定管に流出し、測定管を通って流れ、その他端で管路に戻って流れる。その場合に、超音波測定は、測定管の領域で行われる。測定経路、即ち、それに沿って超音波変換器が互いに信号を交換する経路が、測定管内の流体の流れ方向と平行に延びる配置もまた公知である。そのような配置の場合に、流体の流れ方向に伝播する測定信号及び流れ方向と反対に伝播する測定信号が、典型的には送信及び捕捉される。結果的に、流体の流量がそのような測定信号の通過時間差から決定され得る。端部が管路へ接続される測定管を有するそのような超音波測定装置は、例えばＥＰ３７７０５６１Ａ１に記載されている。
【０００５】
さらに、クランプ装置として設計される超音波測定装置が公知である。そのような装置はまた、「クランプ・オン」装置とも呼ばれる。そのようなクランプ装置は、それが可撓性の管路へクランプされ得るように設計され、その結果、超音波測定装置の測定管は、管路が超音波測定装置の測定管内でクランプされるように管路を囲む。その中に流体が流れている管路は、その後、超音波信号を適用される。管路及び流体を通過した後に、超音波信号は超音波変換器によって受信され、受信された信号が評価される。
【０００６】
流量を決定するために、超音波測定装置が少なくとも２つの超音波変換器を備え、それらが作動状態において管路の反対側に横方向に配置されることは、公知の手段である。２つの超音波変換器は、流体の流れ方向に対して互いにオフセットして配置され、第１の超音波変換器が第２の超音波変換器によって送信された信号を受信することができ且つ第２の超音波変換器が第１の超音波変換器によって送信された信号を受信することができるように整列される。互いに対するオフセットにより、２つの超音波変換器は、それらが各場合において流体の流れ方向へ斜めにそれらの超音波信号を送信するように整列され、一方の超音波変換器が流れ方向と斜めに信号を送信し、他方の超音波変換器が流れ方向に対向して斜めに信号を送信する。ここで、測定信号は第１の超音波変換器で送信され、それが第２の超音波変換器によって受信され、その後、測定信号は第２の超音波変換器によって送信され、それが第１の超音波変換器によって送信される。
【０００７】
流れ方向に斜めに送信される測定信号は流れにおいて加速され、流れ方向に対向して斜めに送信される測定信号は流れによって減速される。２つの測定信号の通過時間差は流体の流速に比例し、その結果、可撓性の管路を通る流量がこの通過時間差から決定され得る。
【０００８】
流体が流れる管路が超音波測定装置の測定管内でクランプされるクランプ装置として設計される超音波測定装置は、例えばＥＰ３４８９６３４Ａ１に又はＥＰ３８１６５９０Ａ１にも開示されている。
【０００９】
クランプ装置として設計される超音波測定装置において、管路が測定管内でクランプされず測定管の両端へ接続される設計もまた可能である。この接続は、例えば返し付きの管継手によって行われ得る。その場合に、流体は、管路から測定管に流れ、測定管を通って流れ、その他端で管路に再び戻って流れる。
【００１０】
用途によっては、管路が測定管の両端へ接続される設計が有利であり得る。特に、非常に高感度又は非常に侵襲性の高い物質の測定において、超音波測定装置の洗浄又は滅菌は、非常に時間が掛かり、材料が掛かり、費用が掛かる。この理由により、しばしば、単回使用のための単回使用部分として、物質と接触する構成要素、即ち、例えば測定管を設計する必要がある。単回使用のための設計において、好ましくは、処理される流体と接触する構成要素は正確に一度だけ使用され、その後、次回に用いる際に新規の、即ち、未使用の単回使用部分と交換される。単回使用部分を製造又は構成する場合に、それらが可能な限り単純に測定装置の他の構成要素と組み立てられ得ることは、重要な基準である。この組立て及び当然に分離も、素早く、好ましくは工具を用いずに、数ステップで、可能な限り少ない労力で実行され得ることが望ましい。
（【００１１】以降は省略されています）

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