JP2008111690A - 超音波流量計 - Google Patents

Abstract

【課題】計測ハウジングの全長を従来より短くすることが可能な超音波流量計の提供を目的とする。
【解決手段】本発明の超音波流量計１０によれば、センサ収容部２４を計測ハウジング１１の外側に開放した構造としなくて済むから、従来のようにセンサ収容部の外部開口を塞ぐキャップが不用となる。これにより、計測ハウジング１１の両端面をセンサ収容部２４の近傍位置まで近づけた構成にすることができ、計測ハウジング１１の全長を、従来より短くすることができる。これに伴い、配管６０の途中に必要な計測ハウジング１１の設置スペースを、従来より短くすることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、計測路を斜めに横切る方向で対向した１対の超音波センサ間で超音波を送受波して流量を計測する超音波流量計に関する。

図９に示した従来の超音波流量計は、計測ハウジング１の外面から斜めに突出したセンサホルダ２，２の内部に、計測ハウジング１の内外に連通したセンサ収容空間３，３が形成され、このセンサ収容空間３，３の外部開口から超音波センサ４，４を挿入組み付けして、外部開口をセンサホルダ２，２の先端に取り付けたキャップ６，６で閉じている。また、計測ハウジング１の両端部には、計測ハウジング１を配管に接続するためのフランジ５，５が一体に備えられている（例えば、非特許文献１参照）。
社団法人日本電気計測器工業会、「流量計の正しい使い方」、初版、日本工業出版株式会社、昭和６３年９月３０日、ｐ．９０，ｐ．９６

ところが上述した従来の超音波流量計では、センサホルダ２，２にキャップ６，６を取り付ける際にフランジ５，５が支障とならないように、フランジ５，５とセンサホルダ２，２の先端との間に所定長Ｌ１の間隔を設けておく必要があった為、計測ハウジング１の全長を短くすることが困難であった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、計測ハウジングの全長を従来より短くすることが可能な超音波流量計の提供を目的とする。

上記目的を達成するためになされた請求項１の発明に係る超音波流量計は、計測路が貫通形成された計測ハウジングに、計測路を斜めに横切る方向で対向しかつ計測路の内面に開放した１対のセンサ収容部を形成し、それら１対のセンサ収容部内に１対の超音波センサを固定して備えた超音波流量計において、計測路のうち１対のセンサ収容部に挟まれた中間部を横切る位置で計測ハウジングを複数の分割ハウジングに分割可能としかつ、それら分割ハウジングを合体して計測ハウジングが構成されたところに特徴を有する。

請求項２の発明は、請求項１に記載の超音波流量計において、１対のセンサ収容部に挟まれた中間部に１対の分割面を設けて、複数の分割ハウジングを、センサ収容部をそれぞれ有した１対の端部ハウジングと、センサ収容部を有しない１つの中央ハウジングとで構成し、１対の端部ハウジングは、中心部に計測路を有した筒状をなし、中央ハウジングは、１対の端部ハウジングが両端部の内側にそれぞれ嵌合された外筒部と、外筒部内における軸方向の中間部に設けられて中心部に計測路を有し、両側から１対の端部ハウジングの先端部が接合された中央仕切壁とを有してなるところに特徴を有する。

請求項３の発明は、請求項２に記載の超音波流量計において、端部ハウジングの先端部を先細り状のテーパー先端部とし、中央仕切壁の両端面に端部ハウジングのテーパー先端部が嵌合されるテーパー凹部を形成したところに特徴を有する。

請求項４の発明は、請求項３に記載の超音波流量計において、テーパー先端部の先端側はテーパー凹部に嵌合される一方、テーパー先端部の基端側を、中央ハウジングにおける外筒部と中央仕切壁との間の内側角部に対向させて、それら内側角部とテーパー先端部との間を電線取廻空間とし、各端部ハウジングには、センサ収容部と電線取廻空間とを連絡するケーブル連絡路が形成され、外筒部には、電線取廻空間を外側に開放する電線導出路が形成されたところに特徴を有する。

請求項５の発明は、請求項４に記載の超音波流量計において、中央仕切壁には、その中央仕切壁の両側の電線取廻空間を連絡する中央連絡路が形成され、その中央連絡路を介して電線取廻空間を外側に開放するように電線導出路が形成されたところに特徴を有する。

請求項６の発明は、請求項４又は５に記載の超音波流量計において、電線導出路に嵌合される端末キャップと、端末キャップを貫通して電線導出路内で超音波センサのリード線に接続された端子金具とを設け、電線導出路と端末キャップとの間と、外筒部の内周面における両端部と１対の端部ハウジングの外周面との間とにシール部材を設けたところに特徴を有する。

請求項７の発明は、請求項２乃至６の何れかに記載の超音波流量計において、計測路の内径は、端部ハウジングの基端部から先端部に向かうに従ってテーパー状に縮径したところに特徴を有する。

請求項８の発明は、請求項２乃至７の何れかに記載の超音波流量計において、中央ハウジングに端部ハウジングを挿入組み付けしたときに挿入方向で凹凸係合して、１対の超音波センサが計測路を斜めに横切る方向で対向するように各端部ハウジングを中央ハウジングの周方向で位置決めする凹凸係合部を備えたところに特徴を有する。

請求項９の発明は、請求項１乃至８の何れかに記載の超音波流量計において、計測路の内周面のうち１対のセンサ収容部の内面開口を含む軸方向の中間部を両端部に対して段付き状に拡径して透過筒収容部を形成し、その透過筒収容部に、メッシュ構造の円筒状をなした超音波透過筒を嵌合して、その超音波透過筒でセンサ収容部の内面開口を覆ったところに特徴を有する。

請求項１０の発明は、請求項１乃至９の何れかに記載の超音波流量計において、超音波センサは側方にフランジ部を張り出してなり、そのフランジ部がセンサ収容部の奥面とセンサ収容部の内側に挿入されたパイプ状のセンサ固定部材との間で挟持されたところに特徴を有する。

請求項１１の発明は、請求項１０に記載の超音波流量計において、センサ固定部材のうち、フランジ部に突き当てられた端部と反対側の端面は、計測路の内面と面一となるように構成されかつ、開口縁は丸みを帯びるように面取りされたところに特徴を有する。

［請求項１の発明］
上記のように構成した請求項１に係る発明によれば、計測ハウジングを分割ハウジングに分割すると、その分割面における計測路の開口から分割ハウジングに形成されたセンサ収容部の内面開口が外側に臨む。即ち、分割面における計測路の開口から工具を挿入して、計測ハウジング内にセンサ収容部を形成することができる。また、超音波センサは、分割面における計測路の開口を通して、センサ収容部の内面開口から挿入組み付けすることができる。つまり、本発明の構成によれば、センサ収容部を、計測ハウジングの外側に開放した構造としなくて済むから、その外部開口を塞ぐためのキャップが不用となる。これにより、計測ハウジングの両端面を、センサ収容部の近傍位置まで近づけた構成とすることができ、計測ハウジングの全長を従来より短くすることができる。これに伴い、流体が流れる配管の途中に必要な計測ハウジングの設置スペースを、従来より短くすることができる。

［請求項２の発明］
請求項２の発明によれば、中央ハウジングに備えた外筒部の両端部内側に１対の端部ハウジングを嵌合することで、計測ハウジングが構成される。このとき、外筒部によって１対の端部ハウジングの計測路と中央仕切壁の計測路とを芯出しすることができる。

［請求項３の発明］
請求項３の発明によれば、端部ハウジングを中央ハウジングの外筒部に嵌合すると、テーパー先端部が中央仕切部のテーパー凹部に嵌合して、端部ハウジングと中央ハウジングとが芯出しされる。

［請求項４の発明］
請求項４の発明によれば、端部ハウジングと中央ハウジングとを合体したときに、テーパー先端部の基端側と、中央ハウジングにおける内側角部とが対向して、それらの間に電線取廻空間が形成される。電線取廻空間は、電線連絡路を通じてセンサ収容部と連絡する一方、外筒部に形成された電線導出路を通じて計測ハウジングの外側に連通している。そして、これら電線取廻空間と電線導出路とに、超音波センサのリード線を通すことで、計測ハウジングの外部に備えた機器と超音波センサとを電気的に接続することができる。また、リード線を保護することができる。

［請求項５の発明］
請求項５の発明によれば、中央仕切壁の両側に設けられた別々の電線取廻空間に通されたリード線を、電線導出路内で纏めることができる。

［請求項６の発明］
請求項６の発明によれば、１対の超音波センサのリード線を電線導出路内で端子金具に接続することができる。また、計測ハウジング内を流れる流体の漏出を確実に防止することができる。

［請求項７の発明］
請求項７の発明によれば、計測路のうち超音波の伝搬経路を含む部分が絞られて流速が速まり、計測精度を向上させることができる。また、計測ハウジングを配管に接続したときの配管との芯ずれの影響を低減させることができる。

［請求項８の発明］
請求項８の発明によれば、中央ハウジングに対して各端部ハウジングが周方向で回り止めされ、端部ハウジングにそれぞれ固定された１対の超音波センサ同士が対向するように容易に位置決めすることができる。

［請求項９の発明］
請求項９の発明によれば、計測路のうち、センサ収容部の開口近傍における流体の流れが安定し、超音波の受信波を安定させることができる。

［請求項１０の発明］
請求項１０の発明によれば、センサ収容部からの超音波センサの抜け止めができる。

［請求項１１の発明］
請求項１１の発明によれば、計測路のうちセンサ収容部の開口近傍における流体の流れが安定し、送受信波を安定させることができる。

以下、本発明の第１実施形態を図１〜図５に基づいて説明する。
図１に示すように、本実施形態の超音波流量計１０は、流体としてのガスが流れる配管６０の途中に取り付けられる計測ハウジング１１と、計測ハウジング１１とは別体の制御処理ユニット５０とを信号ケーブル３３で接続した構成となっている。

計測ハウジング１１は、例えば、円筒内面を有した筒形構造をなしており、その内側領域がガスが通過可能な計測路１１Ａとなっている。計測ハウジング１１の両端面１１Ｔ，１１Ｔには、配管６０のフランジ６０Ｆ，６０Ｆがパッキン６１，６１を介して宛がわれ、それらフランジ６０Ｆ，６０Ｆ同士が複数のボルト６２（詳細には、全ねじのスタッドボルト）で締め付けられている（図２を参照）。これにより、計測ハウジング１１が配管６０の途中に固定されて連通状態となり、計測路１１Ａにガスが流される。なお、計測ハウジング１１は、全体が、例えばアルミニウム合金製である。

図２に示すように、計測ハウジング１１の内部には、１対の超音波センサ４０，４０が組み付けられている。超音波センサ４０，４０は、計測路１１Ａの軸線Ｊ（ガスの流れ方向）に対して所定角度θで斜めに交差する方向に配置され、互いの送受波面が計測路１１Ａを挟んで対向配置されている。これら超音波センサ４０，４０間で超音波が送受波され、その伝搬時間に基づきガスの流速及び流量が計測される。以下、超音波センサ４０，４０を区別する場合は、適宜、上流側（図２の左側）の超音波センサ４０を「超音波センサ４０Ａ」といい、下流側（図２の右側）の超音波センサ４０を「超音波センサ４０Ｂ」という。

超音波センサ４０，４０は、制御処理ユニット５０に備えたコントロール部５１からの送受切替信号によって制御され、一方が送波器になると他方が受波器になり、所定のタイミングでそれら送波器と受波器とが切り替えられる。そして、受波器としての超音波センサ４０の検出信号が図示しない増幅回路を介してクロックカウンタ５２に取り込まれている。

クロックカウンタ５２は、一方の超音波センサ４０Ａから発信した超音波を他方の超音波センサ４０Ｂで受信する迄の時間と、他方の超音波センサ４０Ｂから発信した超音波を一方の超音波センサ４０Ａで受信する迄の時間とをカウントする。

クロックカウンタ５２によって計測された超音波の伝搬時間に基づき、演算処理部５３がガスの流速Ｖ及び流量Ｑを演算する。以下に、その演算式の一例を示す。

Ｖ＝（Ｌ／２ｃｏｓθ）・（１／T1−１／T2）
Ｑ＝Ｖ・Ｓ

但し、各代数は以下のようである。
T1：超音波センサ４０Ａから超音波センサ４０Ｂへの超音波伝搬時間
T2：超音波センサ４０Ｂから超音波センサ４０Ａへの超音波伝搬時間
θ：ガスの流れ方向と超音波の伝搬経路とがなす角度θ（図２参照）
Ｌ：超音波センサ４０Ａ，４０Ｂの間の距離
Ｓ：計測路１１Ａの断面積

図２に示すように、上記した１対の超音波センサ４０，４０は、計測ハウジング１１の内面に陥没形成された１対のセンサ収容部２４，２４内に固定されている。センサ収容部２４，２４は、計測路１１Ａをその軸線Ｊに対して角度θで斜めに横切る方向で対向し、計測路１１Ａの内面に開放すると共に奥側が閉じている。

詳細には、センサ収容部２４は、有底の円形孔構造をなしており、図５に示すように、計測路１１Ａの内面側に配された大径孔部２４Ｂと、その奥側に連続形成された小径孔部２４Ｓとから構成されている。大径孔部２４Ｂは超音波センサ４０のフランジ部４０Ｆと同径であり、その最奥部に超音波センサ４０が配置されている。ここで、本実施形態の超音波流量計１０では、計測ハウジング１１の全長の短縮化を図るために、計測ハウジング１１の両端面１１Ｔ，１１Ｔをセンサ収容部２４の内面近傍まで近づけた構造となっている。

大径孔部２４Ｂの内側には、超音波センサ４０を抜け止めするための抜け止めパイプ３５（本発明の「センサ固定部材」に相当する）が嵌合している。抜け止めパイプ３５は、例えば、金属パイプを斜めに切断して切断面を計測路１１Ａの内面と面一となるように湾曲面とした構造をなしている。また、抜け止めパイプ３５と大径孔部２４Ｂの側壁とには、互いに連通したビス孔２４Ａ，３５Ａが貫通形成されており、これらビス孔２４Ａ，３５Ａを貫通して螺旋孔１４Ｎに螺合したビス３６によって、抜け止めパイプ３５がセンサ収容部２４内に固定されている。

そして、抜け止めパイプ３５とセンサ収容部２４内の段差面２５との間に、超音波センサ４０，４０のフランジ部４０Ｆが挟まれて、超音波センサ４０，４０がセンサ収容部２４内に固定されている。ここで、センサ収容部２４のうち、段差面２５より奥側部分には、小径孔部２４Ｓを超音波センサ４０の後面で閉じた構造の扁平な退避空間２８が形成され、この退避空間２８が、後述の如く電線取廻空間１５に連通している。なお、退避空間２８を設けることで、超音波センサ４０の後面から延びたリード線４１の過度な屈曲が防止される。

ところで、上記した計測ハウジング１１は、図４に示すように、１対のセンサ収容部２４，２４（超音波センサ４０，４０）間に設けられた分割面において、センサ収容部２４を備えた１対の端部ハウジング２０，２０と、センサ収容部２４を有しない中央ハウジング１２とに分割可能となっている。そして、中央ハウジング１２の両端部の内側に端部ハウジング２０，２０を挿入嵌合することで、計測ハウジング１１が構成されている。

図４に示すように、中央ハウジング１２は、円筒内面を有して端部ハウジング２０，２０の外側に嵌合した外筒部１３と、その外筒部１３の内面における軸方向の中間部から内側に向かって段付き状に突出した中央仕切壁１４とを備えている。

中央仕切壁１４の中心部には計測路１１Ａを構成する円筒空間１２Ａが形成されている。中央仕切壁１４のうち、外筒部１３の内周面と交差した段差面１４Ｇと円筒空間１２Ａの円筒内面１４Ａとがなす角部は、面取りされてテーパー凹部１４Ｔ，１４Ｔとなっており、ここに、各端部ハウジング２０，２０の先端部分が嵌合している。テーパー凹部１４Ｔ，１４Ｔには、それぞれ螺旋孔１４Ｎ，１４Ｎが形成されており、この螺旋孔１４Ｎに、前記抜け止めパイプ３５を固定したビス３６が螺合している。これにより、中央ハウジング１２と各端部ハウジング２０，２０とが一体に固定されている。なお、中央ハウジング１２のうち中央仕切壁１４が形成された部分は、その外面を円筒内面１４Ａの近傍まで、所謂、蒲鉾状に切除した構造の減肉凹部１２Ｂが形成されており、これにより計測ハウジング１１の軽量化が図られている。

一方、１対の端部ハウジング２０，２０は同一形状をなしている。即ち、端部ハウジング２０は、中心部に計測路１１Ａを構成する円筒空間２０Ａを有した扁平円筒構造をなしている。端部ハウジング２０のうち、中央ハウジング１２への挿入方向の前端部分には、テーパー状に先細りとなった円錐台形状のテーパー先端部２１が設けられ、後端部分には全周に亘って側方に張り出した鍔部２３が設けられている。テーパー先端部２１と鍔部２３との間は、外径が一定な扁平円筒部２２となっており、この扁平円筒部２２が中央ハウジング１２の端部（外筒部１３）内側に嵌合されると共に、鍔部２３が中央ハウジング１２の端面に突き当てられている。また、テーパー先端部２１の先端部分は、中央仕切壁１４のテーパー凹部１４Ｔ，１４Ｔに嵌合しており（図２を参照）、中央ハウジング１２と各端部ハウジング２０，２０とが芯出しされている。これにより、中央ハウジング１２と各端部ハウジング２０，２０とに備えられた円筒空間１２Ａ，２０Ａ，２０Ａが芯出しされて計測路１１Ａが形成されている。

図３に示すように、扁平円筒部２２の外周面にはＯリング溝２２Ｍが陥没形成され、ここに装着されたＯリング３０（本発明の「シール部材」に相当する）が、中央ハウジング１２における外筒部１３の内面との間で押し潰されて密着している。これにより、外筒部１３と端部ハウジング２０，２０との嵌合部分がシールされている。

また、図１に示すように、鍔部２３及び中央ハウジング１２の各端面には、中央ハウジング１２に対する端部ハウジング２０の挿入方向で連通したピン孔が形成されており、これらピン孔に位置決めピン３１が凹凸係合している。これにより端部ハウジング２０が中央ハウジング１２に対して周方向で回り止めされると共に、１対の端部ハウジング２０，２０に別々に固定された超音波センサ４０，４０同士が、計測路１１Ａを斜めに横切った方向で対向するように位置決めされる。なお、図示しないが、鍔部２３の外周面にはローレット加工が施されている。

図４に示すように、端部ハウジング２０のうちセンサ収容部２４，２４が陥没形成された部分には、センサ収容部２４，２４を側方に開放したスリット２６，２６が形成されている。図３に示すように、スリット２６は、テーパー先端部２１と扁平円筒部２２とに跨った長孔形状をなしている。スリット２６のうち、テーパー先端部２１の外面に開放した部分は、センサ収容部２４に挿入された抜け止めパイプ３５によって内側から塞がれるが、扁平円筒部２２の外面に開放した部分は、センサ収容部２４の最奥部に形成された退避空間２８を側方に開放している。そして、超音波センサ４０，４０のリード線４１，４１は、退避空間２８からスリット２６を通って後述する電線取廻空間１５内に引き込まれている。

ここで、端部ハウジング２０に形成されたセンサ収容部２４は、例えば、端部ハウジング２０のテーパー先端部２１側の開口から斜めに工具（図示せず）を挿入することで形成されている。従って、図４に示すように計測ハウジング１１を中央ハウジング１２と端部ハウジング２０，２０とに３分割した場合には、センサ収容部２４の内面開口が、端部ハウジング２０のテーパー先端部２１側の開口から外側に臨む（図５を参照）。

図２に示すように、計測ハウジング１１を構成する壁体の内部には、電線取廻空間１５，１５が形成されている。電線取廻空間１５は、中央ハウジング１２と端部ハウジング２０，２０とを合体させたときに、中央仕切壁１４の段差面１４Ｇと外筒部１３の円筒内面とがなす内面角部に、テーパー先端部２１の基端側部分を対向させることで形成され、中央仕切壁１４の両側に対をなして設けられている。電線取廻空間１５は、計測ハウジング１１の周方向に沿って延びた環状をなすと共に、周方向における断面が三角形状をなしている。この電線取廻空間１５，１５に、超音波センサ４０，４０のリード線４１，４１が挿通されている。

図１に示すように、中央ハウジング１２のうち、中央仕切壁１４の内部には、縦横の孔で構成されたＴ字状の電線導出路１６が貫通形成されている。電線導出路１６は、中央仕切壁１４の両側の電線取廻空間１５，１５同士を連絡した中央連絡路１６Ａと、その中央連絡路１６Ａの途中部分に直交して計測ハウジング１１の外部に開放した外部連絡路１６Ｂとから構成されている。そして、中央連絡路１６Ａの両開口から各超音波センサ４０，４０のリード線４１，４１が電線導出路１６内に引き込まれている。

電線導出路１６の外部開口１６Ｃには、気密端子３２が嵌合されている。気密端子３２は、例えば、樹脂製の端末キャップ３２Ａを複数の端子金具３２Ｂが貫通した構造をなしており、端末キャップ３２Ａの外周面と外部開口１６Ｃの内周面との間に挟まれたＯリング３４（本発明の「シール部材」に相当する）により外部開口１６Ｃが気密状態に閉塞されている。そして、気密端子３２に備えた端子金具３２Ｂのうち、電線導出路１６内に突出した端部に、前記リード線４１，４１が接続され、計測ハウジング１１の外側に突出した端部に、制御処理ユニット５０に接続された信号ケーブル３３が接続されている。なお、気密端子３２は、計測ハウジング１１の外面に螺旋止めされた押さえ金具３７によって、外部開口１６Ｃからの抜け止めが図られている。

本実施形態の超音波流量計１０に関する構成は以上である。本実施形態の超音波流量計１０は、以下のようにして製造される。まず、各端部ハウジング２０，２０に超音波センサ４０を取り付ける。即ち、図５に示すように、端部ハウジング２０のうち、テーパー先端部２１側の開口から、センサ収容部２４に向けて斜めに超音波センサ４０を挿入し、段差面２５に突き当たるまでセンサ収容部２４内に押し込む。このとき、リード線４１を予めセンサ収容部２４の内側からスリット２６を通して外側に引き出しておく。

次いで、超音波センサ４０と同様に、テーパー先端部２１側の開口から斜めに抜け止めパイプ３５を挿入し、センサ収容部２４の奥に押し込む。これにより、超音波センサ４０のフランジ部４０Ｆが、段差面２５と抜け止めパイプ３５との間に挟持される。

次に、この端部ハウジング２０，２０を中央ハウジング１２に組み付ける。即ち、端部ハウジング２０の外側に引き出されたリード線４１を、中央ハウジング１２の端部開口から電線導出路１６（詳細には、中央連絡路１６Ａ及び外部連絡路１６Ｂ）に通して外部開口１６Ｃから外側に引き出し、この状態で端部ハウジング２０を中央ハウジング１２の外筒部１３内に挿入する。そして、端部ハウジング２０の鍔部２３と中央ハウジング１２の端面とを位置決めピン３１によって凹凸係合させる。反対側の端部ハウジング２０に関しても、これと同様にして中央ハウジング１２に組み付ける。すると、中央ハウジング１２の両端部に挿入組付けされた１対の端部ハウジング２０，２０が回り止めされると共に、それら端部ハウジング２０，２０に取り付けられた超音波センサ４０，４０同士が、計測路１１Ａを、その軸線Ｊ（ガスの流れ方向）に対して所定角度θで斜めに横切る方向で対向配置される。

また、端部ハウジング２０，２０と中央ハウジング１２とを合体させると、それらの間に電線取廻空間１５，１５が形成され、これら電線取廻空間１５，１５に端部ハウジング２０，２０の外側に引き出されたリード線４１，４１が収容される。このように、リード線４１，４１が計測ハウジング１１を構成する壁体内部に収容されているので、リード線４１，４１を保護することができる。

この状態で、端部ハウジング２０のうち、鍔部２３側の開口から斜めにビス３６を挿入して（図４を参照）、抜け止めパイプ３５及び端部ハウジング２０のビス孔２４Ａ，３５Ａを貫通させ、中央ハウジング１２の螺旋孔１４Ｎに螺合する。これで、計測ハウジング１１を構成する１対の端部ハウジング２０，２０と中央ハウジング１２とが合体状態に固定されると共に、抜け止めパイプ３５がセンサ収容部２４内に固定され、超音波センサ４０がセンサ収容部２４内に固定される。

次に、中央ハウジング１２の外部開口１６Ｃから引き出されたリード線４１，４１を、気密端子３２に備えた端子金具３２Ｂの一端にハンダ付けすると共に、この端子金具３２Ｂの他端に、信号ケーブル３３をハンダ付けする。この気密端子３２を中央ハウジング１２の外部開口１６Ｃに嵌め込んでから、押さえ金具３７を中央ハウジング１２の外面に螺旋止めする。これで超音波流量計１０の計測ハウジング１１が完成し、最後に、信号ケーブル３３を制御処理ユニット５０に接続すれば、超音波流量計１０が完成である。

このように、本実施形態によれば、計測ハウジング１１を中央ハウジング１２と１対の端部ハウジング２０，２０とに分割したときに、端部ハウジング２０のテーパー先端部２１側の開口から端部ハウジング２０内に形成されたセンサ収容部２４の内面開口が外側に臨む。即ち、テーパー先端部２１側の開口から工具を挿入して、端部ハウジング２０内にセンサ収容部２４を形成することができる。また、超音波センサ４０は、テーパー先端部２１側の開口を通して、センサ収容部２４の内面開口から挿入組み付けすることができる。つまり、センサ収容部２４を計測ハウジング１１の外側に開放した構造としなくて済むから、従来のようにセンサ収容部の外部開口を塞ぐキャップが不用となる。これにより、計測ハウジング１１のうち、配管６０に接続される両端面１１Ｔ，１１Ｔをセンサ収容部２４の近傍位置まで近づけた構成とすることができ、計測ハウジング１１の全長を、従来より短くすることができる。これに伴い、配管６０の途中に必要な計測ハウジング１１の設置スペースを、従来より短くすることができる。具体的には、計測路１１Ａの口径を５０ｍｍとした場合に計測ハウジング１１の全長は１００ｍｍとすることができ、同口径の従来品に比較して全長を約１／２に短縮することができた。

また、従来の構成では、超音波センサを保持するためのセンサホルダを計測ハウジングの外面に溶接していた為、コストや組み立て作業に手間がかかるという問題があったが、本実施形態の構成によれば、中央ハウジング１２の両端内部に端部ハウジング２０，２０を挿入嵌合するだけでよいから、コストを抑えると共に組み立て作業を軽減することができる。

さらに、従来の構成では、計測ハウジングの異なる２箇所から超音波センサ用の信号ケーブルが引き出されていたため、取り廻しに手間がかかるが、本実施形態では、信号ケーブル３３が１箇所だけから引き出されているから、取り廻しが容易である。

［他の実施形態］
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。

（１）図６に示すように、中央ハウジング１２の軸方向の両端部にフランジ部１２Ｆ，１２Ｆを一体形成し、それらフランジ部１２Ｆ，１２Ｆと配管６０のフランジ６０Ｆ，６０Ｆとをボルト６３とナット６４で締め付けてもよい。

（２）計測路１１Ａのうちセンサ収容部２４の内面開口の近傍における流体の流れを安定させるために、計測路１１Ａの内面にセンサ収容部２４の内面開口を覆うメッシュ構造の超音波透過部材を装着してもよい。超音波透過部材は、センサ収容部２４の内面開口だけを覆う形状でもよいし、図７に示すように、計測路１１Ａの内面のほぼ全体を覆う円筒状であってもよい。このとき、計測路１１Ａの内周面のうち、センサ収容部２４，２４の内面開口を含む軸方向の中間部を、両端部に対して超音波透過筒７０の厚さ分だけ段付き状に拡径して透過筒収容部７１を形成し、その透過筒収容部７１に、超音波透過筒７０を嵌合して、センサ収容部２４，２４の内面開口を覆うようにすれば、超音波透過筒７０の離脱が防止される。

（３）端部ハウジング２０，２０の内径を、中央ハウジング１２に対する挿入方向における後端部から先端部に向かうに従って縮径させてもよい。詳細には、図８に強調して示すように、計測路１１Ａの内面のうち超音波の伝搬経路が含まれない部分をテーパー筒状とし、超音波の伝搬経路が含まれる部分を、一定内径とすればよい。このような構成では計測路１１Ａのうち超音波の伝搬経路を含む部分が絞られて流速が速まり、計測精度を向上させることができる。

（４）抜け止めパイプ３５のうち、計測路１１Ａの内面に臨んだ端部の開口縁を丸みが帯びるように面取りしてもよい。これにより、計測路１１Ａのうちセンサ収容部２４の近傍における流体の流れが安定し、送受信波を安定させることができる。

本発明の一実施形態に係る超音波流量計の概念図 計測ハウジングの断面図 計測ハウジングの分解斜視図 計測ハウジングの分解断面図 端部ハウジングの側断面図 他の実施形態（１）に係る計測ハウジングの側断面図 他の実施形態（２）に係る計測ハウジングの側断面図 他の実施形態（３）に係る計測ハウジングの側断面図 従来の超音波流量計に備えた計測ハウジングの側断面図

符号の説明

１０ 超音波流量計
１１ 計測ハウジング
１１Ａ 計測路
１２ 中央ハウジング
１３ 外筒部
１４ 中央仕切壁
１４Ｔ テーパー凹部
１５ 電線取廻空間
１６ 電線導出路
１６Ａ 中央連絡路
２０，２０ 各端部ハウジング
２１ テーパー先端部
２４ センサ収容部
３０ Ｏリング（シール部材）
３２ 気密端子
３２Ａ 端末キャップ
３２Ｂ 端子金具
３３ 信号ケーブル
３４ Ｏリング（シール部材）
３５ 抜け止めパイプ（抜け止め部材）
４０，４０ 各超音波センサ
４０Ｆ フランジ部
４１ リード線
６０ 配管
７０ 超音波透過筒
７１ 透過筒収容部

Claims (11)

1. 計測路が貫通形成された計測ハウジングに、前記計測路を斜めに横切る方向で対向しかつ前記計測路の内面に開放した１対のセンサ収容部を形成し、それら１対のセンサ収容部内に１対の超音波センサを固定して備えた超音波流量計において、
   前記計測路のうち前記１対のセンサ収容部に挟まれた中間部を横切る位置で前記計測ハウジングを複数の分割ハウジングに分割可能としかつ、それら分割ハウジングを合体して前記計測ハウジングが構成されたことを特徴とする超音波流量計。
2. 前記１対のセンサ収容部に挟まれた中間部に１対の分割面を設けて、前記複数の分割ハウジングを、前記センサ収容部をそれぞれ有した１対の端部ハウジングと、前記センサ収容部を有しない１つの中央ハウジングとで構成し、
   前記１対の端部ハウジングは、中心部に前記計測路を有した筒状をなし、
   前記中央ハウジングは、前記１対の端部ハウジングが両端部の内側にそれぞれ嵌合された外筒部と、前記外筒部内における軸方向の中間部に設けられて中心部に前記計測路を有し、両側から前記１対の端部ハウジングの先端部が接合された中央仕切壁とを有してなることを特徴とする請求項１に記載の超音波流量計。
3. 前記端部ハウジングの先端部を先細り状のテーパー先端部とし、前記中央仕切壁の両端面に前記端部ハウジングのテーパー先端部が嵌合されるテーパー凹部を形成したことを特徴とする請求項２に記載の超音波流量計。
4. 前記テーパー先端部の先端側は前記テーパー凹部に嵌合される一方、前記テーパー先端部の基端側を、前記中央ハウジングにおける前記外筒部と前記中央仕切壁との間の内側角部に対向させて、それら内側角部と前記テーパー先端部との間を電線取廻空間とし、
   前記各端部ハウジングには、前記センサ収容部と前記電線取廻空間とを連絡するケーブル連絡路が形成され、
   前記外筒部には、前記電線取廻空間を外側に開放する電線導出路が形成されたことを特徴とする請求項３に記載の超音波流量計。
5. 前記中央仕切壁には、その中央仕切壁の両側の前記電線取廻空間を連絡する中央連絡路が形成され、その中央連絡路を介して前記電線取廻空間を外側に開放するように前記電線導出路が形成されたことを特徴とする請求項４に記載の超音波流量計。
6. 前記電線導出路に嵌合される端末キャップと、前記端末キャップを貫通して前記電線導出路内で前記超音波センサのリード線に接続された端子金具とを設け、
   前記電線導出路と前記端末キャップとの間と、前記外筒部の内周面における両端部と前記１対の端部ハウジングの外周面との間とにシール部材を設けたことを特徴とする請求項４又は５に記載の超音波流量計。
7. 前記計測路の内径は、前記端部ハウジングの基端部から先端部に向かうに従ってテーパー状に縮径したことを特徴とする請求項２乃至６の何れかに記載の超音波流量計。
8. 前記中央ハウジングに前記端部ハウジングを挿入組み付けしたときに挿入方向で凹凸係合して、前記１対の超音波センサが前記計測路を斜めに横切る方向で対向するように前記各端部ハウジングを前記中央ハウジングの周方向で位置決めする凹凸係合部を備えたことを特徴とする請求項２乃至７の何れかに記載の超音波流量計。
9. 前記計測路の内周面のうち前記１対のセンサ収容部の内面開口を含む軸方向の中間部を両端部に対して段付き状に拡径して透過筒収容部を形成し、その透過筒収容部に、メッシュ構造の円筒状をなした超音波透過筒を嵌合して、その超音波透過筒でセンサ収容部の内面開口を覆ったことを特徴とする請求項１乃至８の何れかに記載の超音波流量計。
10. 前記超音波センサは側方にフランジ部を張り出してなり、そのフランジ部が前記センサ収容部の奥面と前記センサ収容部の内側に挿入されたパイプ状のセンサ固定部材との間で挟持されたことを特徴とする請求項１乃至９の何れかに記載の超音波流量計。
11. 前記センサ固定部材のうち、前記フランジ部に突き当てられた端部と反対側の端面は、前記計測路の内面と面一となるように構成されかつ、開口縁は丸みを帯びるように面取りされたことを特徴とする請求項１０に記載の超音波流量計。

Images