JP2006090952A - 超音波流量計およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 流入路および流出路と、測定路との連通部における流路壁形状により超音波信号が影響を受けることなく、安定した測定精度が得られる超音波流量計およびその製造方法を提供する。
【解決手段】 測定路２の両端側に設けられた超音波振動子７ａ，８ａが裏面側から当接される離隔部５，６の接液側表面５ａ，６ａを平面とすると共に、接液側表面５ａ，６ａと、流入路３および流出路４の流路方向に沿った内面の一部とを連続した同一平面とした。また、この連続平面に対応する平面部３２が設けられたスライド金型３１と、一対のベース金型１８，１９とからなる成形型を用いて流量計本体を２分割した各本体を射出成形するか、あるいは、流量計本体を、流入路３および流出路４のそれぞれの位置で、これらの流路方向と略平行に、流路を含むように分割した３つの各本体を、これらに対応する各成形型を用いて射出成形することによりこの超音波流量計を製造した。
【選択図】 図１

Description

本発明は、超音波流量計およびその製造方法に関し、特に安定した測定精度を得るための技術の改良に関する。

従来から、一対の超音波振動子により、測定路内を流れる被測定流体を介して超音波信号を相互に送受信して被測定流体の流量を測定する各種の超音波流量計が提案され（特許文献１）、多岐に渡る分野で使用されている。図１４は、従来の超音波流量計の一例を示した断面図である。図示したように、この超音波流量計１００には、被測定流体が流れる測定路２の両端側に、超音波振動子７ａを有する上流側測定ヘッド７および超音波振動子８ａを有する下流側測定ヘッド８が設けられている。

各測定ヘッド７，８の超音波振動子７ａ，８ａは、駆動回路から出力されるパルス電圧により振動し、超音波を交互にもしくは同時に発生、送信する。超音波振動子７ａから送信された超音波は超音波振動子８ａで受信され、超音波振動子８ａから送信された超音波は超音波振動子７ａで受信される。圧電変換された受信信号は、増幅回路から電気信号として出力される。

そして、上流側測定ヘッド７の超音波振動子７ａから流れに対して順方向に送信された超音波が下流側測定ヘッド８の超音波振動子８ａで受信されるまでの伝搬時間ｔ₁と、下
流側測定ヘッド８の超音波振動子８ａから流れに対して逆方向に送信された超音波が上流側測定ヘッド７の超音波振動子７ａで受信されるまでの伝搬時間ｔ₂との差ｔ₂−ｔ₁を検
出し、この流量に関連した伝搬時間差ｔ₂−ｔ₁に基づいて流量が測定される。

この超音波流量計１００は、図１４のＸ−Ｘ’線で分割される流入路側本体２１ａおよび流出路側本体２１ｂのそれぞれを、成形型を用いて成形し、両者を溶接することにより製造される。図１５は、この成形型の断面図である。同図では流出路側本体２１ｂの成形型を示しているが、流入路側本体２１ａも同様の金型を用いて成形される。図１５（ａ）に示したように、この成形型は、移動側のベース金型１８と、固定側のベース金型１９と、棒状のスライド金型３１とから構成されている。図１５（ｂ）に示したように、ベース金型１８をベース金型１９に当接し、これにより形成された貫通穴５３に上方からスライド金型３１を挿入することにより成形型を得る。スライド金型３１の流入路形成部５１は円柱状であり、その端部が、測定路形成部３５の端部に設けられた被嵌合穴５２に嵌合される。

この成形型に樹脂を注入して成形加工を行う。スライド金型３１により流出路４が形成され、ベース金型１８に設けられた測定路形成部３５の端面により、測定路２と下流側測定ヘッド８とを離隔する薄板状の離隔部６における接液側表面６ａが形成される。
特開平１０−３８６４９号公報

この成形型では、スライド金型３１の端部を測定路形成部３５の被嵌合穴５２に嵌合しているので、図１６に示したように、流出路４のヘッド側内面４ａと、裏面側から超音波振動子８ａが接する離隔部６の接液側表面６ａとの間に段差が形成され、接液側表面６ａは、超音波振動子８ａの方向へ突き出た窪み５４に形成される。このように窪み５４があると、被測定流体の流れによる偏流もしくは渦が発生し、これが超音波信号に影響して安
定した測定精度が得られなくなる。

図１７は、スライド金型３１と、ベース金型１８の測定路形成部３５により、流出路４と測定路２との連通部を形成する他の例を示した図であり（流入路３と測定路２との連通部も同様に形成される）、図１７（ａ）は上面図、図１７（ｂ）は断面図である。この例では、スライド金型３１の端部５５を円錐状として、ベース金型１８の測定路形成部３５の端部に、この円錐状の端部５５に嵌合される被嵌合穴５６を形成してこれらを嵌合しているが、この場合でも窪み５４が形成されることになる。

図１８は、スライド金型３１と、ベース金型１８の測定路形成部３５により、流出路４と測定路２との連通部を形成する他の例を示した図であり（流入路３と測定路２との連通部も同様に形成される）、図１８（ａ）は上面図、図１８（ｂ）は断面図である。この例では、円柱状のスライド金型３１の端部を斜方に切り出したテーパ面５７と、測定路形成部３５の端部を斜方に切り出したテーパ面５８とを突き合わせることにより流出路４と測定路２との連通部を形成している。この場合、上記のような窪み５４は形成されないが、離隔部６の接液側表面６ａがＲ状（曲面状）となるため、超音波振動子８ａから発せられる超音波に対して接液側表面６ａがレンズとして作用し、この音響レンズ効果によって測定路２への一様な超音波の放射が阻害される。また、このＲ形状による指向性のため、超音波振動子８ａが超音波信号を受信する際に、接液側表面６ａにおいて超音波が減衰し易くなる。

このように、従来の超音波流量計では、流入路３および流出路４と、測定路２との連通部における流路壁形状により、超音波信号が影響を受けて安定した測定精度が得られなくなるという問題があった。

本発明は、流入路および流出路と、測定路との連通部における流路壁形状により超音波信号が影響を受けることなく、安定した測定精度が得られる超音波流量計を提供することを目的としている。

また本発明は、上記のような安定した測定精度を有する超音波流量計を簡易に製造することができる超音波流量計の製造方法を提供することを目的としている。

本発明の超音波流量計は、被測定流体の流量が測定される測定路と、
前記測定路の両端側のそれぞれに形成された、前記被測定流体に接する接液側表面とヘッド側裏面とを有する薄板状の一対の離隔部に対して裏面側から当接し、超音波振動子により流量測定用の超音波を互いに送受信する一対の測定ヘッドと、
前記測定路の一端部から略垂直に配置され、該測定路へ前記被測定流体を流入させる流入路と、
前記測定路の他端部から略垂直に配置され、該測定路から前記被測定流体を流出させる流出路とを備え、
前記測定路両端側における前記各離隔部の前記接液側表面が平面であると共に、該接液側表面と、前記流入路および前記流出路の流路方向に沿った内面の一部とが、連続した同一平面であることを特徴とする。

上記の発明では、測定ヘッドと測定路とを離隔する離隔部の接液側表面が平面であり、さらに、この接液側表面と流入路（流出路）の内面とが、連続した同一平面とされているので、一方の超音波振動子からの超音波信号は、離隔部周辺の流路壁形状に影響されず一様に測定路内へ放射され、離隔部周辺の流路壁形状により減衰等することなく他方の超音波振動子で受信される。したがって、安定した測定精度が得られる。

本発明は、前記超音波振動子における超音波放射面の面積が、前記測定路の断面積よりも大きいことを特徴とする。
上記の発明では、超音波振動子における超音波放射面の面積を測定路の断面積よりも大きくし、測定路方向の投影面において超音波放射面が測定路の断面を含むように超音波振動子を配置したので、超音波振動子からの超音波が、測定路の横断面全体に渡り、流路方向へ均一に放射されるので、安定した測定精度が得られると共に、良好な測定感度が得られる。

上記の各発明において、前記流入路および前記流出路の横断面は、Ｄ字状もしくは矩形状であることが好ましい。
本発明の超音波流量計の製造方法は、上記の超音波流量計を製造する方法であって、
流量計本体を、前記測定路を横断する位置で２つに分割した分割体である流入路側本体および流出路側本体のうち、流入路側本体について、
前記測定路の形状に対応した測定路形成部が設けられたベース金型Ａ１と、
該ベース金型Ａ１に対して横方向から当接して、該ベース金型Ａ１と共に前記流入路側本体の外側形状を構成するベース金型Ａ２と、
前記流入路の形状に対応した棒状のスライド金型Ａ３と、を用いて、前記ベース金型Ａ１と前記ベース金型Ａ２とを互いに当接させ、前記スライド金型Ａ３を上方から挿入することにより、前記流入路側本体に対応する成形型を形成し、この成形型により射出成形を行って該流入路側本体を形成し、
前記流出路側本体について、
前記測定路の形状に対応した測定路形成部が設けられたベース金型Ｂ１と、
該ベース金型Ｂ１に対して横方向から当接して、該ベース金型Ｂ１と共に前記流出路側本体の外側形状を構成するベース金型Ｂ２と、
前記流出路の形状に対応した棒状のスライド金型Ｂ３と、を用いて、前記ベース金型Ｂ１と前記ベース金型Ｂ２とを互いに当接させ、前記スライド金型Ｂ３を上方から挿入することにより、前記流出路側本体に対応する成形型を形成し、この成形型により射出成形を行って該流出路側本体を形成することを特徴とする（なお、ベース金型Ａ２とベース金型Ｂ２、およびスライド金型Ａ３とスライド金型Ｂ３を、１つの金型で共用する場合も含まれる）。

上記の発明では、離隔部の接液側表面と流入路（流出路）の内面との連続平面に対応する平面部が設けられたスライド金型を用いることにより、安定した測定精度を有する超音波流量計を簡易に製造できる。

本発明の超音波流量計の製造方法は、上記の超音波流量計を製造する方法であって、
前記ベース金型Ａ１および前記ベース金型Ｂ１における測定路形成部の横断面が円形状に形成されると共に、その前記スライド金型Ａ３および前記スライド金型Ｂ３と当接する側の端部に、円形垂直端面の上部を斜方に切り出した形状の測定路形成部側テーパ面と、その下部の測定路形成部側垂直面とが形成され、
前記スライド金型Ａ３および前記スライド金型Ｂ３の横断面がＤ字状に形成されると共に、その前記測定路形成部と当接する側の端部に、前記Ｄ字状の横断面を円弧側から斜方に切り出した形状のスライド金型側テーパ面と、該スライド金型側テーパ面から先へ垂直に形成されたスライド金型側垂直面とが形成され、
前記測定路形成部側テーパ面と、前記スライド金型側テーパ面とを当接すると共に、前記測定路形成部側垂直面と、前記スライド金型側垂直面とを当接した状態で射出成形することを特徴とする。

上記の発明では、成形時に突き合せ部分となる、成形型の測定路形成部とスライド金型
の各端部に鋭角部分が無いので、充分な強度を有しており、繰り返し使用に対する耐久性が高く、金型の寿命を長くすることができる。

本発明の超音波流量計の製造方法は、上記の超音波流量計を製造する方法であって、
前記測定路形成部と、前記流入路側本体と前記流出路側本体との接合位置における嵌合部位に対応する嵌合部位形成部とが設けられた入れ駒型Ｃ１と、
前記測定路形成部と、前記嵌合部位が嵌め合わされる被嵌合部位に対応する被嵌合部位形成部とが設けられた入れ駒型Ｃ２と、
前記入れ駒型Ｃ１および前記入れ駒型Ｃ２が着脱可能に装着される本体型Ｃ３と、を用いて、
前記入れ駒型Ｃ１を前記本体型Ｃ３に装着して前記ベース金型Ａ１および前記ベース金型Ｂ１のうち一方のベース金型を構成し、前記入れ駒型Ｃ２を前記本体型Ｃ３に装着してその他方のベース金型を構成すると共に、
前記ベース金型Ａ２と前記ベース金型Ｂ２とを１つの金型で共用し、前記スライド金型Ａ３と前記スライド金型Ｂ３とを１つの金型で共用することを特徴とする。

上記の発明では、流入路側本体と流出路側本体において互いに同一形状である部分に対応する金型を一つの金型で共用し、これらの間で形状が異なる部分、即ちこれらを接合する位置に形成される嵌め合わせ部位に対応する型を２つの入れ駒型として、本体型に対して２つの入れ駒型を入れ替えることによりベース金型Ａ１およびベース金型Ｂ１を構成するようにしたので、金型に要するコストを低減することができる。

本発明の超音波流量計の製造方法は、上記の超音波流量計を製造する方法であって、
流量計本体を、前記流入路および前記流出路のそれぞれの位置で、これらの流路方向と略平行に、流路を含むように３つに分割した分割体である、流入路側本体、中央部本体、および流出路側本体を、これらに対応する各成形型を用いて射出成形することを特徴とする。

上記の発明では、流入路（流出路）を含むように分割した成形型を用いているので、離隔部の接液側表面と流入路（流出路）の内面とが連続した同一平面とされた、安定した測定精度を有する超音波流量計を簡易に製造できる。また、離隔部の接液側表面と流入路（流出路）の内面との連続平面を設けた任意の形状の流路を形成できる。

本発明の超音波流量計によれば、流入路および流出路と、測定路との連通部における流路壁形状により超音波信号が影響を受けることなく、安定した測定精度が得られる。
本発明の超音波流量計の製造方法によれば、上記のような安定した測定精度を有する超音波流量計を簡易に製造することができる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の超音波流量計の実施形態を示した断面図である。なお、前述した従来技術と対応する部材等には同一の符号を付している。図示したように、この超音波流量計１には断面円形の測定路２が設けられ、被測定流体は外部配管９が溶接により接続された流入路３から下方へ向かって垂直に測定路２へ流入し、測定路２を通過した後、外部配管１０が溶接により接続された流出路４から上方へ向かって垂直に流出する。なお、被測定流体は気体、液体のいずれであってもよい。

測定路２の一端側には、薄板状の離隔部５を介して、超音波振動子７ａおよびこれに接続される配線を含むユニットである上流側測定ヘッド７が設けられている。一方、測定路
２の他端側には、薄板状の離隔部６を介して、超音波振動子８ａおよびこれに接続される配線を含むユニットである下流側測定ヘッド８が設けられている。これらの測定ヘッド７，８は、測定路２の両端側から超音波放射面が互いに対向するように配置されている。

各測定ヘッド７，８の超音波振動子７ａ，８ａは、駆動回路から出力されるパルス電圧により振動し、超音波を交互にもしくは同時に発生、送信する。上流側測定ヘッド７の超音波振動子７ａから送信された超音波は下流側測定ヘッド８の超音波振動子８ａで受信され、下流側測定ヘッド８の超音波振動子８ａから送信された超音波は上流側測定ヘッド７の超音波振動子７ａで受信される。圧電変換された受信信号は、増幅回路から電気信号として出力される。

超音波振動子７ａから被測定流体の流れに対して順方向に送信された超音波信号の伝播速度と、超音波振動子８ａから被測定流体の流れに対して逆方向に送信された超音波信号の伝播速度は、被測定流体の流速に応じて互いに異なっている。超音波振動子７ａから被測定流体の流れに対して順方向に送信された超音波信号が超音波振動子８ａで受信されるまでの伝搬時間ｔ₁と、超音波振動子８ａから被測定流体の流れに対して逆方向に送信さ
れた超音波信号が超音波振動子７ａで受信されるまでの伝搬時間ｔ₂との差ｔ₂−ｔ₁に基
づいて、演算回路（図示せず）を経由して流量が測定される。

本実施形態では、上流側測定ヘッド７の超音波振動子７ａと測定路２とを離隔する薄板状の離隔部５の接液側表面５ａが、測定路２と垂直な平面になっており、同様に、下流側測定ヘッド８の超音波振動子８ａと測定路２とを離隔する離隔部６の接液側表面６ａも、測定路２と垂直な平面になっている。

さらに、図９にも示したように、離隔部５の接液側表面５ａから流入路３のヘッド側内面３ａに渡り、連続した同一平面が形成されており、同様に、離隔部６の接液側表面６ａから流出路４のヘッド側内面４ａに渡り、連続した同一平面が形成されている。

流入路３および流出路４は、例えば図１３（ａ）〜（ｃ）のような形状とされる。図１３（ａ）では、流入路３（流出路４）の横断面がＤ字状に形成され、そのヘッド側内面３ａ（ヘッド側内面４ａ）が平面になっており、この平面が離隔部５（離隔部６）の接液側表面５ａ（接液側表面６ａ）と連続した同一平面となっている。図１３（ｂ）では、流入路３（流出路４）のＤ字横断面における平面状のヘッド側内面３ａ（ヘッド側内面４ａ）の両端部に、曲率半径の小さいＲ部が形成されている。

図１３（ｃ）では、流入路３（流出路４）の横断面が、四方に平面を有する矩形状に形成され、そのヘッド側内面３ａ（ヘッド側内面４ａ）が、離隔部５（離隔部６）の接液側表面５ａ（接液側表面６ａ）と連続した同一平面となっている。

このように、離隔部５，６の接液側表面５ａ，６ａが平面であるため、接液側表面５ａ，６ａが超音波信号に対してレンズとして作用することがなく測定路２に一様な超音波が放射できると共に、受信側における超音波信号の減衰を防止できる。

さらに、離隔部５，６の接液側表面５ａ，６ａと、流入路３、流出路４のヘッド側内面３ａ，４ａとが連続した同一平面であるため、被測定流体は接液側表面５ａ，６ａの近傍において偏流もしくは渦を生じることなく均一な流れで測定部２へ流入する。

したがって、本実施形態の超音波流量計１は、その流量の測定精度が非常に安定しており、また、気泡等によるノイズの影響も受けにくい。
また、本実施形態の超音波流量計１では、図９右側の、測定路２の方向に沿って見た投
影図に示したように、超音波振動子７ａ，８ａの超音波放射面２３の面積Ｓ２を、測定路２の断面積Ｓ１よりも大きくし、測定路２の横断面が超音波放射面２３に含まれるようにしている。このため、図１０に示したように、超音波振動子７ａ，８ａからの超音波信号１５が、測定路２の横断面全体に渡り放射されると共に、上記したように、裏面側から超音波振動子７ａ，８ａが接する離隔部５，６の接液側表面５ａ，６ａは、流入路３，流出路４のヘッド側内面３ａ，４ａに連続する平面であるので、超音波信号は測定路２の流路方向へ、被測定流体の流れと平行に均一に放射されることから、良好な測定感度が得られる。

本実施形態の超音波流量計１は、図１のＸ−Ｘ’線で分割した流入路側本体２１ａおよび流出路側本体２１ｂの２つの本体から構成され、測定路２の中央部でこれらが互いに嵌め合わされた状態で溶接されている。これらの各本体は、対応する成形型を用いて射出成形により製造される。成形用の樹脂は、特に限定されないが、例えばＰＦＡ樹脂（パーフルオロアルキルビニルエーテル樹脂）が好ましい。

図２は、流出路側本体を形成するための金型を示した断面図である（図２（ａ）には流出路側本体２１ｂを併せて図示している）。なお、図示しないが流入路側本体２１ａも基本的に同様の金型を用いて製造される。図２（ａ）に示したように、流出路側本体２１ｂの成形型は、移動側のベース金型１８と、固定側のベース金型１９と、スライド金型３１とからなり、ベース金型１８には、測定路２に対応する測定路形成部３５が形成されている。ベース金型１９には、流出路側本体２１ｂの測定ヘッド収納部２４に対応する突出部２６、外部配管固定部２５に対応する突出部２７、およびスライド金型３１が挿通される貫通穴３０が形成されている。また、スライド金型３１は、その横断面がＤ字状であり、離隔部６の接液側表面６ａから流出路４のヘッド側内面４ａへ連続する平面に対応する平面部３２が形成されている。

図２（ｂ）に示したように、ベース金型１９にベース金型１８を当接させると共に、貫通穴３０からスライド金型３１を挿入し、スライド金型３１の端部と、測定路形成部３５の端部とを突き合わせることにより成形型を形成し、射出成形する。

スライド金型３１の挿通により形成された成形体上面部の貫通穴は、図１に示したように、流入路閉塞部材１３および流出路閉塞部材１４を溶接して封止する。
スライド金型３１の端部形状を図１１に、測定路形成部３５の端部形状を図１２に示す。スライド金型３１は、その横断面がＤ字状であり、その平面部３２は、上記したように離隔部６の接液側表面６ａから流出路４のヘッド側内面４ａへ連続する平面に対応する。スライド金型３１の端部には、図１１（ａ）の断面図に示したように、Ｄ字状の横断面を円弧側から斜方に切り出した形状の端部テーパ面３３と、この端部テーパ面３３から先へ垂直に形成された端部垂直面３４とが形成されている。図１１（ｂ）はＡ方向から見た矢視図、図１１（ｃ）はＢ方向から見た矢視図である。

一方、図１２に示した測定路形成部３５は、その横断面が円状であり、その端部には、図１２（ａ）の断面図に示したように、円形の垂直端面の上部を斜方に切り出した形状の端部テーパ面３６と、その下部の端部垂直面３７とが形成されている。図１２（ｂ）はＣ方向から見た矢視図である。

スライド金型３１の端部と、測定路形成部３５の端部とは、スライド金型３１の端部テーパ面３３と、測定路形成部３５の端部テーパ面３６とを当接し、スライド金型３１の端部垂直面３４と、測定路形成部３５の端部垂直面３７とを、同一円周面で流路を形成する形態で当接し、互いに突き合わされる。即ち、図１１（ｂ）に示したように、スライド金型３１の下端面は測定路形成部３５の外周面に沿った半円状に形成されており、この半円
状の円周面と、測定路形成部３５の円周面とが一致するようにスライド金型３１と測定路形成部３５とが当接される。

スライド金型３１および測定路形成部３５の端部形状をこのようにすることで、これらの各端部には、鋭角を成す部分が一切無くなる。金型の突き合わせ部分に鋭角部分が存在すると、繰り返し使用によりこの部分が変形等により劣化もしくは破損し易くなるが、この金型では突き合わせ位置に鋭角部分が無いので金型の寿命を長くすることができる。

図３は、本発明の超音波流量計の他の実施形態を示した断面図である。この超音波流量計１では、外部配管９，１０が流入路３および流出路４と平行に、測定路２に対して垂直に接続される。また、上述した実施形態と同様に、超音波振動子７ａと測定路２とを離隔する薄板状の離隔部５の接液側表面５ａが、測定路２と垂直な平面になっており、同様に、超音波振動子８ａと測定路２とを離隔する離隔部６の接液側表面６ａも、測定路２と垂直な平面になっている。

さらに、離隔部５の接液側表面５ａから流入路３のヘッド側内面３ａに渡り、連続した同一平面が形成されており、同様に、離隔部６の接液側表面６ａから流出路４のヘッド側内面４ａに渡り、連続した同一平面が形成されている。

本実施形態の超音波流量計１も、図３のＸ−Ｘ’線で分割した２つの本体、即ち流入路側本体２１ａおよび流出路側本体２１ｂから構成され、これらの各本体は、測定路２の中央部で互いに嵌め合わされた状態で溶接される。これらの各本体は、対応する成形型を用いて射出成形により製造される。

図４は、流出路側本体２１ｂを製造するための成形型を示した断面図である（図４（ａ）には流出路側本体２１ｂを併せて図示している）。図４（ａ）に示したように、この成形型は、移動側のベース金型１８ｂと、固定側のベース金型１９ｂと、スライド金型３１ｂとからなり、ベース金型１８ｂには、測定路２に対応する測定路形成部３５が形成されている。ベース金型１９ｂには、流出路側本体２１ｂの測定ヘッド収納部２４に対応する突出部２６が形成されている。また、スライド金型３１ｂは、その横断面がＤ字状であり、その平面部３２は、上述したように離隔部６の接液側表面６ａから流出路４のヘッド側内面４ａへ連続する平面に対応する。

図４（ｂ）に示したように、ベース金型１９ｂにベース金型１８ｂを当接させると共に、これにより形成された貫通穴３０からスライド金型３１ｂを挿入し、スライド金型３１ｂの端部と、測定路形成部３５の端部とを突き合わせた状態で射出成形する。なお、スライド金型３１ｂおよび測定路形成部３５の端部形状は、上述した実施形態と同様に、図１１および図１２に示したように形成されている。

このように、流出路側本体２１ｂの成形型は、ベース金型１８ｂと、ベース金型１９ｂと、スライド金型３１ｂとから構成されているが、流入路側本体２１ａの成形型も基本的に同様の金型で構成されている。図５は、流入路側本体２１ａおよび流出路側本体２１ｂの各成形型の構成を示した断面図である。本実施形態では、流入路側本体２１ａおよび流出路側本体２１ｂが、これらの接合部を除いて互いに同一の形状であるため、図示したように、ベース金型１９ａとベース金型１９ｂ、およびスライド金型３１ａとスライド金型３１ｂは同一形状となる。このため、これらの金型を１つの金型で共用するようにしてもよい。

また、測定路形成部３５が設けられたベース金型１８ａ，１８ｂも、上記の接合部に対応する部分以外は互いに同一形状であるので、図６に示したように、２つの入れ駒型４１
ａ，４１ｂを用意し、これらを本体型４２に装着することによりベース金型１８ａ，１８ｂを構成することができる。即ち、一方の入れ駒型４１ａには、流入路側本体２１ａにおける流出路側本体２１ｂとの接合部に設けられた被嵌合部位３９に対応する被嵌合部位形成部４４が形成され、他方の入れ駒型４１ｂには、流出路側本体２１ｂにおける流入路側本体２１ａとの接合部に設けられた嵌合部位３８に対応する嵌合部位形成部４３が形成されている。入れ駒型４１ａを本体型４２に対して装着することによりベース金型１８ａが構成され、入れ駒型４１ｂを本体型４２に対して装着することによりベース金型１８ｂが構成される。このようにすることで、金型に要するコストをさらに低減できる。

図７は、本発明の超音波流量計の他の実施形態を示した断面図である。この超音波流量計１も、上述した実施形態と同様に、超音波振動子７ａと測定路２とを離隔する薄板状の離隔部５の接液側表面５ａが、測定路２と垂直な平面になっており、同様に、超音波振動子８ａと測定路２とを離隔する離隔部６の接液側表面６ａも、測定路２と垂直な平面になっている。

さらに、離隔部５の接液側表面５ａから流入路３のヘッド側内面３ａに渡り、連続した同一平面が形成されており、同様に、離隔部６の接液側表面６ａから流出路４のヘッド側内面４ａに渡り、連続した同一平面が形成されている。

本実施形態の超音波流量計１では、流量計本体が、図７のＸ−Ｘ’線およびＹ−Ｙ’線で分割した３つの本体、即ち流入路側本体２２ａ、中央部本体２２ｂ、および流出路側本体２２ｃから構成され、溶接部１１，１２でこれらが互いに溶接されている。即ち、流量計本体は、流入路３および流出路４のそれぞれの位置で、これらの流路方向と略平行に、流路を含むように３つに分割されており、これらの流入路側本体２２ａ、中央部本体２２ｂ、および流出路側本体２２ｃは、対応する成形型を用いて射出成形により形成される。

図８は、流出路側本体２２ｃを形成するための成形型を示した断面図である（図８（ａ）には流出路側本体２２ｃを併せて図示している）。図８（ａ）に示したように、この成形型は、移動側の金型４６ａと、固定側の金型４６ｂとからなり、移動側の金型４６ａには、離隔部６の接液側表面６ａから流出路４のヘッド側内面４ａへ連続する平面に対応する平面部４７が形成され、固定側の金型４６ｂには、流出路側本体２２ｃの測定ヘッド収納部２４に対応する突出部２６、および外部配管固定部２５に対応する突出部２７が形成されている。

金型４６ｂに金型４６ａを当接させた図８（ｂ）の状態で、射出成形を行う。なお、図示しないが、流入路側本体２２ａも、図８と同様の成形型を用いて製造される。流入路側本体２２ａと流入路側本体２２ｃとが同一形状である場合には、これらの成形型を共用することができる。

このように、流入路３および流出路４のそれぞれの位置で、これらの流路方向と略平行に、流路を含むように分割した成形型を用いて射出成形するようにしたので、前述したスライド金型３１を要せず金型を簡略化できる。また、スライド金型３１を用いていないので、流量計本体の上面部にスライド金型３１を抜き出した貫通穴が形成されず、上面が封止されているので、貫通穴を塞ぐ工程を要しない。また、溶接箇所は、図７の溶接部１１，１２の２箇所でよい。

さらに、前述した実施形態では、成形後にスライド金型３１を抜き出すために、形成できる流路形状に一定の制約があるが、本実施形態では、流入路３および流出路４と、離隔部５，６の接液側表面５ａ，６ａ近傍の形状を任意に設定できる。例えば、流入路３および流出路４の上部を円形断面とし、その下部に、離隔部５，６の接液側表面５ａ，６ａと
連続する平面を有する、前記円形断面よりも面積が大きいＤ字状断面の部分を形成することができ、これにより、接液側表面５ａ，６ａ近傍の体積を大きくすることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されることはなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形、変更が可能である。例えば、超音波振動子７ａ，８ａの超音波放射面２３の形状、および測定路２、流入路３、流出路４の形状は、場合に応じて適宜の形状とすることができる。

図１は、本発明の超音波流量計の実施形態を示した断面図である。 図２は、図１の超音波流量計における流出路側本体を製造するための成形型を示した断面図である。 図３は、本発明の超音波流量計の他の実施形態を示した断面図である。 図４は、図３の超音波流量計における流出路側本体を製造するための成形型を示した断面図である。 図５は、図３の超音波流量計における流入路側本体および流出路側本体の各成形型の構成を示した断面図である。 図６は、２つの入れ駒型と、本体型とにより、流入路側本体および流出路側本体の各ベース金型を構成した例を示した断面図である。 図７は、本発明の超音波流量計の他の実施形態を示した断面図である。 図８は、図７の超音波流量計における流出路側本体を製造するための成形型を示した断面図である。 図９は、流入路（流出路）と測定路との連通部の周辺を拡大して示した断面図である。 図１０は、測定路内における超音波信号の流れを示した断面図である。 図１１は、スライド金型の端部形状を示した図であり、図１１（ａ）は断面図、図１１（ｂ）はＡ方向から見た矢視図、図１１（ｃ）はＢ方向から見た矢視図である。 図１２は、測定路形成部の端部形状を示した図であり、図１２（ａ）は断面図、図１２（ｂ）はＣ方向から見た矢視図である。 図１３は、流入路および流出路の横断面形状の例を示した断面図である。 図１４は、従来の超音波流量計の一例を示した断面図である。 図１５は、図１４の超音波流量計における流出路側本体を製造するための成形型の断面図である。 図１６は、図１４の超音波流量計における流出路と測定路との連通部近傍の流路形状を示した断面図である。 図１７は、スライド金型と、ベース金型の測定路形成部により、流出路と測定路との連通部を形成する例を示した図であり、図１７（ａ）は上面図、図１７（ｂ）は断面図である。 図１８は、スライド金型と、ベース金型の測定路形成部により、流出路と測定路との連通部を形成する例を示した図であり、図１８（ａ）は上面図、図１８（ｂ）は断面図である。

符号の説明

１ 超音波流量計
２ 測定路
３ 流入路
３ａ ヘッド側内面
４ 流出路
４ａ ヘッド側内面
５ 離隔部
５ａ 接液側表面
６ 離隔部
６ａ 接液側表面
７ 上流側測定ヘッド
７ａ 超音波振動子
８ 下流側測定ヘッド
８ａ 超音波振動子
９ 外部配管
１０ 外部配管
１１ 溶接部
１２ 溶接部
１３ 流入路閉塞部材
１４ 流出路閉塞部材
１５ 超音波信号
１８，１８ａ，１８ｂ ベース金型
１９，１９ａ，１９ｂ ベース金型
２１ａ 流入路側本体
２１ｂ 流出路側本体
２２ａ 流入路側本体
２２ｂ 中央部本体
２２ｃ 流出路側本体
２３ 超音波放射面
２４ 測定ヘッド収納部
２５ 外部配管固定部
２６ 突出部
２７ 突出部
３０ 貫通穴
３１ スライド金型
３２ 平面部
３３ 端部テーパ面
３４ 端部垂直面
３５ 測定路形成部
３６ 端部テーパ面
３７ 端部垂直面
３８ 嵌合部位
３９ 被嵌合部位
４１ａ 入れ駒型
４１ｂ 入れ駒型
４２ 本体型
４３ 嵌合部位形成部
４４ 被嵌合部位形成部
４６ａ 移動側の金型
４６ｂ 固定側の金型
４７ 平面部

Claims (7)

1. 被測定流体の流量が測定される測定路と、
   前記測定路の両端側のそれぞれに形成された、前記被測定流体に接する接液側表面とヘッド側裏面とを有する薄板状の一対の離隔部に対して裏面側から当接し、超音波振動子により流量測定用の超音波を互いに送受信する一対の測定ヘッドと、
   前記測定路の一端部から略垂直に配置され、該測定路へ前記被測定流体を流入させる流入路と、
   前記測定路の他端部から略垂直に配置され、該測定路から前記被測定流体を流出させる流出路とを備え、
   前記測定路両端側における前記各離隔部の前記接液側表面が平面であると共に、該接液側表面と、前記流入路および前記流出路の流路方向に沿った内面の一部とが、連続した同一平面であることを特徴とする超音波流量計。
2. 前記超音波振動子における超音波放射面の面積が、前記測定路の断面積よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の超音波流量計。
3. 前記流入路および前記流出路の横断面が、Ｄ字状もしくは矩形状であることを特徴とする請求項１または２に記載の超音波流量計。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の超音波流量計を製造する方法であって、
   流量計本体を、前記測定路を横断する位置で２つに分割した分割体である流入路側本体および流出路側本体のうち、流入路側本体について、
   前記測定路の形状に対応した測定路形成部が設けられたベース金型Ａ１と、
   該ベース金型Ａ１に対して横方向から当接して、該ベース金型Ａ１と共に前記流入路側本体の外側形状を構成するベース金型Ａ２と、
   前記流入路の形状に対応した棒状のスライド金型Ａ３と、を用いて、前記ベース金型Ａ１と前記ベース金型Ａ２とを互いに当接させ、前記スライド金型Ａ３を上方から挿入することにより、前記流入路側本体に対応する成形型を形成し、この成形型により射出成形を行って該流入路側本体を形成し、
   前記流出路側本体について、
   前記測定路の形状に対応した測定路形成部が設けられたベース金型Ｂ１と、
   該ベース金型Ｂ１に対して横方向から当接して、該ベース金型Ｂ１と共に前記流出路側本体の外側形状を構成するベース金型Ｂ２と、
   前記流出路の形状に対応した棒状のスライド金型Ｂ３と、を用いて、前記ベース金型Ｂ１と前記ベース金型Ｂ２とを互いに当接させ、前記スライド金型Ｂ３を上方から挿入することにより、前記流出路側本体に対応する成形型を形成し、この成形型により射出成形を行って該流出路側本体を形成することを特徴とする超音波流量計の製造方法。
5. 前記ベース金型Ａ１および前記ベース金型Ｂ１における測定路形成部の横断面が円形状に形成されると共に、その前記スライド金型Ａ３および前記スライド金型Ｂ３と当接する側の端部に、円形垂直端面の上部を斜方に切り出した形状の測定路形成部側テーパ面と、その下部の測定路形成部側垂直面とが形成され、
   前記スライド金型Ａ３および前記スライド金型Ｂ３の横断面がＤ字状に形成されると共に、その前記測定路形成部と当接する側の端部に、前記Ｄ字状の横断面を円弧側から斜方に切り出した形状のスライド金型側テーパ面と、該スライド金型側テーパ面から先へ垂直に形成されたスライド金型側垂直面とが形成され、
   前記測定路形成部側テーパ面と、前記スライド金型側テーパ面とを当接すると共に、前記測定路形成部側垂直面と、前記スライド金型側垂直面とを当接した状態で射出成形することを特徴とする請求項４に記載の超音波流量計の製造方法。
6. 前記測定路形成部と、前記流入路側本体と前記流出路側本体との接合位置における嵌合部位に対応する嵌合部位形成部とが設けられた入れ駒型Ｃ１と、
   前記測定路形成部と、前記嵌合部位が嵌め合わされる被嵌合部位に対応する被嵌合部位形成部とが設けられた入れ駒型Ｃ２と、
   前記入れ駒型Ｃ１および前記入れ駒型Ｃ２が着脱可能に装着される本体型Ｃ３と、を用いて、
   前記入れ駒型Ｃ１を前記本体型Ｃ３に装着して前記ベース金型Ａ１および前記ベース金型Ｂ１のうち一方のベース金型を構成し、前記入れ駒型Ｃ２を前記本体型Ｃ３に装着してその他方のベース金型を構成すると共に、
   前記ベース金型Ａ２と前記ベース金型Ｂ２とを１つの金型で共用し、前記スライド金型Ａ３と前記スライド金型Ｂ３とを１つの金型で共用することを特徴とする請求項４または５に記載の超音波流量計の製造方法。
7. 請求項１〜３のいずれかに記載の超音波流量計を製造する方法であって、
   流量計本体を、前記流入路および前記流出路のそれぞれの位置で、これらの流路方向と略平行に、流路を含むように３つに分割した分割体である、流入路側本体、中央部本体、および流出路側本体を、これらに対応する各成形型を用いて射出成形することを特徴とする超音波流量計の製造方法。

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