JP2009505053A - 低コストのプラスチック製超音波式水量計のための構築方法 - Google Patents

Abstract

２つの端を有する管と、電子回路と、電子回路を収容する第１筐体と、管を収容する第２筐体と、第２筐体内の管の外面に取り付けられた複数の超音波変換器とを備えた超音波式流量計が開示される。第１筐体は水密であるが、第２筐体は水密でない。管の２つの端は第２筐体から突出する。各変換器はそれぞれのキャップによって被覆され、水の浸入から密封される。各変換器は各ワイヤ対によって電子回路に接続される。
【選択図】図１

Description

本発明は、流量計測セルの作製および全電子式水量計用の筐体に関する。

従来の超音波式流量計は工業用計器であり、一体的または分離装着される電子機器を持つ、頑丈な、通常は金属製の管状変換器筐体内に密閉される。

この発明の目的は、大量生産に適する一方で従来の機械式水量計と同様の外観を呈するプラスチックを用いて、超音波式流量計をパッケージングすることである。

したがって、この発明は、電子部品用の別個の密封された部分と共に、水が流れる部分を収容する。密封は水中に浸漬されたときに動作することを可能にする。

水量計は一般的に、用途に最も適したエンジニアリングプラスチックから作られる。一般的に、これは測定される水流を搬送する流管から構成され，これは飲料水用として認可された高強度の成形可能な熱可塑性樹脂から作製され、外側ケースは流管、電子機器、および表示器を保護する蓋を収容する幾つかの区画を含む。使用する全ての材料は、最大限の動作温度まで使用するのに適している。

要約すると、本発明は、２つの端を有する管と、電子回路と、電子回路を収容する水密の第１筐体と、管を収容するとともに、当該管の２つの端が突出するように構成された、水密ではない第２筐体と、第２筐体内の管の外面に取り付けられた複数の超音波変換器と、を含み、各変換器がそれぞれのキャップによって被覆されて水の浸入から密封され、各変換器がそれぞれのワイヤ対によって電子回路に接続されるように構成されている、超音波式流量計を提供する。

本発明の典型的な実施形態について、以下に添付の図面を参照しながら説明する。

図１に示すように、Ｕ字管は３つの主要部、すなわち２つの端５および７、ならびに中央本体部６から構成される。これは射出成形技術を用いて部分を成形可能にするために必要である。

端５の露出した管部分は、標準管継手を受け入れるようにねじ切りされ、また管継手が締め付けられるときに管／筐体組立体に掛かる応力を低減するために、嵌め合い中にスパナを使用するための平坦化領域をも含む。

２つの端５は中央本体部分６に超音波溶接され、一般的に５０バールまでの圧力に耐えることができる。ワイヤ２および３がすでに取り付けられた２つの変換器４は、エポキシ樹脂を使用して管５の端の２つの位置決めリング内に固定される。次いでワイヤが、変換器上に配置されたキャップ１を貫通して通され、次いで封止剤により密封される。変換器は今や、水の浸入から密封される。ケースの設計は、密封された変換器および電子機器のため、装置を動作し続けさせる間、水が筐体の底部に浸入できるようになっているので、これは重要である。

超音波信号が流動液体の全域を通過するように、変換器４は管の口径と同じ直径である。

図２は、直線状貫通流管の場合の同じプロセスを示す。管は一体部品本体１６として作製され、ウェッジ１８は管径および要求される流量範囲によって決定される角度である。直線状設計では、より広い領域で測定するか、または動作流量範囲を反射（Ｖ字形）または対角（Ｚ字形）いずれかの形状で拡張するために、複数の変換器対１４が使用される。再び、キャップ１１が変換器１４上に配置され、変換器を水の浸入から保護するために密封される。

図３に示すように、電子部品は筐体本体１１１の上部半体内に収まる。上部カバー１０４はＬＣＤ覗き窓１０５（密封を確実にするために所定の位置に超音波溶接される）、ねじ１０７によって固定された回路基板１０６を保持する。電池１０８は本体１１１内に支持される。防水コネクタ１０９は外部装置と接続する。そのようなコネクタは通常、外部から締め付けられるナットを有し、改ざんを防止するために、上に保護カバーが超音波溶接される。１０４、１０５、１０６、および１０７は、間にＯリングシールを挟んで、ねじ１０３によって本体１１１に組み立てられる。改ざん防止は、上部カバー１０４のねじ穴を注封し、通し番号および監督官庁によって要求される他の情報を記載したラベル１０２を被せることによって達成される。フリップオーバ（flip over）蓋１０１は、表示器を直接衝撃から保護するために、組立体の上にクリップ止めされる。

組み立てられた管（図３はＵ字管配列１１２、１１３、１１４、および１１５を示すが、直管の場合も同様である）は、本体１１１の部分に収まり、ねじ１１７および支持体１１６を用いて固定される。管を支持し、回転を防止するために、本体内部の細部によって追加支持体が設けられる。

ワイヤ１１３は、すでに取り付けられたキャップ１１２を貫通し、本体１１１の中ほどの高さの壁の穴を通して、上部半体内の電子機器組立体に接続される。筐体の底部に侵入する水が上部に到達するのを防止するために、本体１１１の仕切りを貫通するワイヤの周囲に封止剤を使用する。

本体１１１の底はベース部１１８を使用して被覆され、それはねじ１１９を使用して取り付けられる。ねじ穴にはエポキシ樹脂が充填され、プラスチック栓１２０が穴に押し込まれ、それは次いで密封される。したがって、いかなる改ざんもケースを破壊し、したがって明瞭にそれと分かる。

図４は、電池支持体２１、電池位置２６、下部半体の変換器組立体からのワイヤを通すための穴２５、およびＵ字管用の支持構造２４を含む、上から見た本体内部を示す。また、ケースの上部のための取付け位置２５、および電子機器が水の浸入から密封されることを確実にするＯリングシール２３も示されている。

図５は、Ｕ字管用の支持体３４、変換器用の貫通穴３５、ケースの底部の取付け位置３８、および管用の固定位置３７を含む、下から見た本体内部を示す。図２は、支持体３８のねじにより所定の位置３９に着いた管を示す。これは、管をケース内部に固定することによって、計器の損傷を防止する。

図１は、最高２５ｍｍまでの口径寸法の管に一般的に使用される流量計測セルのＵ字管の実施例を示す図である。 図２は、２５ｍｍを超える口径寸法の管に一般的に使用される流量計測セルの直管傾斜変換器の実施例を示す図である。 図３は、内部部品（管および電子機器）をどのように外側筐体と一体に組み立てるかを示す図である。 図４は、管を支持し、それが回転するのを防止し、電子機器から密封された本体内部の詳細を示す図である。

Claims (7)

1. ２つの端を有する管と、
   電子回路と、
   前記電子回路を収容する水密の第１筐体と、
   前記管を収容するとともに、前記管の前記２つの端が突出するように構成された、水密ではない第２筐体と、
   前記第２筐体内の前記管の外面に取り付けられた複数の超音波変換器と、を含み、各超音波変換器がそれぞれのキャップによって被覆されて水の浸入から密封され、各超音波変換器がそれぞれのワイヤ対によって前記電子回路に接続されるように構成されている、超音波式流量計。
2. 前記管がＵ字管を含み、前記Ｕ字管が、中央管によって一体に連結される２つの平行な側管を含み、
   前記超音波式流量計が２つの超音波変換器を含み、各超音波変換器が前記中央管のそれぞれの端に取り付けられた、請求項１に記載の超音波式流量計。
3. 前記超音波変換器の各々の直径が前記中央管の内径に等しい、請求項２に記載の超音波式流量計。
4. 前記管が、前記管の表面に対し斜めに前記超音波変換器を取り付けるための複数のウェッジを含む直管である、請求項１に記載の超音波式流量計。
5. 前記第１筐体が、外部装置に接続するための防水コネクタを含む、請求項１ないし４のいずれかに記載の超音波式流量計。
6. 前記第１筐体がＬＣＤ表示器を含む、請求項１ないし５のいずれかに記載の超音波式流量計。
7. 前記管が熱可塑性樹脂から形成される、請求項１ないし６のいずれかに記載の超音波式流量計。

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