JP2015064237A - 超音波流量計 - Google Patents

Abstract

【課題】超音波流量計において気泡の発生を抑制することで液体の流量精度の低下を抑制すると共に設置環境における省スペース化を図る。【解決手段】超音波流量計１０において、液体の流通するハウジング１４と、前記ハウジング１４の両端部に設けられ音波信号を発信・受信可能な音波送受信部１６ａ、１６ｂを含んだ一組の検出部１８ａ、１８ｂとを備え、前記ハウジング１４の両端部には一対の連結プラグ３４、５８がそれぞれ接続される。そして、一方の連結プラグ３４の供給通路３６と、ハウジング１４の導管部２０と、他方の連結プラグ５８の排出通路６０とが一直線上に設けられ、前記供給通路３６に供給された液体が導管部２０の通路１２を通じて前記排出通路６０へと流通することで、音波送受信部１６ａ、１６ｂによって音波信号を発信・受信して伝搬時間から液体の流量が測定される。【選択図】図１

Description

本発明は、液体に対して音波を伝搬させた際の伝搬速度差に基づいて該液体の流量を検出する超音波流量計に関する。

従来から、例えば、液体が流通する導管の上流側と下流側に一対の送受波器を配置し、一方の送受波器から送波された超音波を前記導管の内壁面で反射されて他方の送受波器に受波させ、この超音波の伝搬速度差に基づいて液体の流速又は流量を測定する超音波流量計が知られている。

このような超音波流量計は、特許文献１に開示されるように、液体が供給される供給導管と前記液体が排出される排出導管とを有する測定導管を備え、前記測定導管の一端部には第１測定ヘッドが設けられ、前記測定導管の他端部には第２測定ヘッドが設けられている。この第１及び第２測定ヘッドは、音波発信器また音波受信器として機構し、例えば、第１測定ヘッドからパルス状の音波信号が発信され、第２測定ヘッドにおいて音波発信器として前記音波信号を受信する。続いて、第１測定ヘッドが受信器に切り換えられ、第２測定ヘッドから発信された音波信号を受信することで、該音波信号の伝搬速度の差に基づいて液体の流量を測定している。

しかしながら、特許文献１に開示された超音波流量計では、供給導管に供給された液体が略直角に方向を変えて測定導管へと流通する構成としているため、前記液体の急激な方向変換によって圧力変化が生じて乱流となり、液体中に含有されている空気が気泡となり、第１及び第２測定ヘッドに対向した測定導管の内壁面に付着することがあり、この場合、前記気泡が音波信号の伝搬の妨げとなり、液体の流量の測定精度の低下を招くこととなる。

また、特許文献２に開示された超音波流量計では、流入管の両端部にそれぞれ送受信器を配置すると共に、前記流入管の軸線に対して所定角度傾斜させた供給管及び排出管をそれぞれ両端部に接続している。この供給管と排出管とは一直線上となるように設けられ、それぞれ湾曲した曲管を介して流入管に接続されている。このような構成とすることで、特許文献１に係る超音波流量計と比較し、供給管から流入管へと液体が流通する際、又は、前記流入管から前記排出管へと液体が流通する際の圧力変化が低減され、気泡の発生も抑制されることとなる。しかしながら、この超音波流量計においても、流入管に対する供給管及び排出管の接続が直線状ではなく段付状となっているため、少なからず圧力損失は生じることとなり、気泡の発生を免れることはできない。

さらに、特許文献３に開示された超音波流量計では、管状体の表面に臨むように一組の超音波送受信器が設けられ、前記超音波送受信器は、前記管状体の軸線に対して鋭角をなすように配置されている。この超音波流量計では、液体の流通する管状体が一直線上に形成されているため、該液体が流通する際に圧力変化が生じることなく気泡の発生や液溜まりが抑制される構成としている。

特許第２７９３１３３号公報 特許第３２４６８５１号公報 特開２００２−３６５１０６号公報

しかしながら、上述した特許文献３の超音波流量計では、圧力変化に伴う気泡の発生は抑制される構成としているが、一方の超音波送受信部から発信された音波信号が管状体の内壁面によって反射させたり屈曲させるようにして伝搬された後、他方の超音波送受信部で受信される構成としているため、前記音波信号の伝搬によって液体の流量を正確に測定することが難しく、それに伴って流量精度の低下を招くと共に、低流量時における測定が困難になるという問題が生じる。

また、特許文献１〜３に係る超音波流量計では、メインの測定導管に対して供給管及び排出管が径方向に突出しているため、超音波流量計を設置する際に大きなスペースが必要となると共に、前記供給管及び前記排出管に接続される配管の取り回しが複雑になるという問題が生じる。

本発明は、前記の課題を考慮してなされたものであり、気泡の発生を抑制することで液体の流量精度の低下を抑制することができ、しかも、設置環境における省スペース化を図ることが可能な超音波流量計を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、液体が流通する通路を内部に有した筐体と、通路を挟んで筐体の内部に対向配置され音波信号を発信・受信可能な一組の検出部と、筐体の両端部に接続され液体の供給・排出される一組のポート部材とを備え、音波信号に基づいて液体の流量を測定する超音波流量計において、
筐体、ポート部材及び検出部が一直線上に設けられ、ポート部材の一方から供給された液体が、筐体の内部において検出部の外周側に形成された連通路を通じて通路へと流通してポート部材の他方へと流通することを特徴とする。

本発明によれば、一組の検出部が筐体の内部に設けられた超音波流量計において、筐体の内部に形成された通路を挟んでそれぞれ検出部が収納され、筐体の両端部には一組のポート部材が接続されている。そして、一方のポート部材から供給された液体が、一直線上に設けられた筐体の内部において検出部の外周側に形成された連通路を通じて通路へと流通した後、他方のポート部材へと流通することにより、その圧力変動が小さく抑制され圧力変動に起因した気泡の発生を抑制することが可能となる。

その結果、液体中で発生した気泡が検出部に付着することによる検出精度の低下を防止することができ、検出部によって高精度な液体の流量を測定することができる。

また、一組のポート部材と筐体とが一直線上に配置されることで、径方向に大型化してしまうことがなく、超音波流量計の設置環境における省スペース化を図ることができ、ポート部材に接続される配管も一直線上に接続できるため、配管の取りまわしが容易となる。

さらに、ポート部材と筐体とを、それぞれに形成されたねじ部を互いに螺合させることにより連結し、ねじ部を台形ねじで形成するとよい。

さらにまた、筐体とポート部材との連結部位に、筐体及びポート部材の軸線と直交方向に挿入され互いに係合させる係止ピンを設けるとよい。

またさらに、筐体又はポート部材のいずれか一方の端部外周面に、半径外方向に突出した突起部を形成し、突起部を有した筐体又はポート部材のいずれか一方とは反対となるポート部材又は筐体に、端部の圧入される溝部を形成するとよい。

また、筐体には、通路と連通し、液体の状態を検知するためのセンサが装着される装着ポートを形成するとよい。

さらに、検出部は、通路側に向かって突出した突出部を略中央部に有したホルダを備え、ホルダの内部には、ホルダに対して音波信号の伝搬速度が速い伝搬部材を設けるとよい。

さらにまた、突出部を、通路側に向かって徐々に先細となる断面略三角形状に形成するとよい。

本発明によれば、以下の効果が得られる。

すなわち、一組の検出部が筐体の内部に設けられた超音波流量計において、筐体、ポート部材及び検出部が一直線上に設けられ、一方のポート部材から供給された液体を、一直線上に設けられた筐体の内部において検出部の外周側に形成された連通路を通じて通路へと流通させた後、他方のポート部材へと流通させることで、その圧力変動が小さく抑制され圧力変動に起因した気泡の発生を抑制することが可能となる。その結果、液体中で発生した気泡が検出部に付着することによる検出精度の低下を防止することができ、検出部によって高精度な液体の流量を測定することができる。また、一組のポート部材と筐体とが一直線上に配置されることで、径方向に大型化してしまうことがなく、超音波流量計の設置環境において省スペース化を図ることができる。

本発明の第１の実施の形態に係る超音波流量計の全体断面図である。 図２Ａは、図１の超音波流量計における一方の検出部近傍を示す拡大断面図であり、図２Ｂは、図１の超音波流量計における他方の検出部近傍を示す拡大断面図である。 図２Ａにおける第１連結部と連結プラグとの連結部位近傍を示すさらなる拡大断面図である。 図１に示されるハウジングの導管部側から一方の検出部を見た正面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る超音波流量計の全体断面図である。 図５の超音波流量計における一方の検出部近傍を示す拡大断面図である。

本発明に係る超音波流量計について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。図１において、参照符号１０は、本発明の第１の実施の形態に係る超音波流量計を示す。

この超音波流量計１０は、図１に示されるように、例えば、水、薬液等の液体が供給される通路１２を有するハウジング（筐体）１４と、前記ハウジング１４の両端部に設けられ、音波信号を発信・受信可能な音波送受信部１６ａ、１６ｂが内蔵された一組の検出部１８ａ、１８ｂとを含む。

ハウジング１４は、例えば、ステンレス鋼等の金属製材料から形成され、直線状に形成される導管部２０と、該導管部２０の一端部に形成される第１収納部２２と、前記導管部２０の他端部に形成される第２収納部２４とを含む。導管部２０は、軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って所定長さを有し、中央部が最も小径で一端部及び他端部側に向かってそれぞれ徐々に拡径するように形成される。また、導管部２０の略中央部には、該導管部２０の軸線と略直交し外周面から半径外方向へと突出した装着ポート２６が形成される。この装着ポート２６には、例えば、ハウジング１４内を流通する液体の圧力を測定するための圧力センサや、前記液体の温度を測定するための温度センサ等の各種の測定センサ（センサ）２８が選択的に取付け可能である。この測定センサ２８は、ハウジング１４の外部型装着ポート２６に対して挿入され、そのセンシング部が通路１２内へと突出するように設けられる（図１中、二点鎖線形状参照）。

なお、ハウジング１４は、金属製材料から形成される場合に限定されるものではなく、樹脂製材料から形成してもよい。

第１収納部２２は、図１及び図２Ａに示されるように、例えば、円筒状に形成され導管部２０に対して拡径した略一定径で形成されると共に、その内部には一方の検出部１８ａが収納される。また、第１収納部２２には、導管部２０から離間する方向（矢印Ａ方向）に向かって延在した第１連結部３０が形成され、その外周面には第１ねじ部（ねじ部）３２が形成される。

この第１ねじ部３２は、例えば、断面台形状のねじ山を有した台形ねじからなり、第１連結部３０の外周側には第１ねじ部３２を介して連結プラグ（ポート部材）３４が接続される。

連結プラグ３４は、その一端部が開口した円筒状に形成され、内周面に形成されたねじ部３４ａが第１連結部３０の第１ねじ部３２に螺合されることで、前記第１連結部３０の外周面を覆うように装着されると共に、他端部側（矢印Ａ方向）の略中央部に形成された供給通路（ポート）３６を通じて液体がハウジング１４側へと供給される。

この供給通路３６は、ハウジング１４の第１収納部２２に連通し、且つ、導管部２０と一直線上となるように形成され、連結プラグ３４の他端部には、外周面に装着される継手部材３８を介して図示しない配管が接続される。なお、この配管は、図示しない液体供給源へと接続されている。

また、連結プラグ３４には、その外周面から半径内方向に向かって貫通した貫通孔４０が形成され、該貫通孔４０には軸方向に沿って係止ピン４２が挿入される。すなわち、係止ピン４２は、ハウジング１４及び連結プラグ３４の軸線と直交する方向に挿入される。

この係止ピン４２は、その先端が第１連結部３０の外周面まで挿入されることで、第１連結部３０に連結された連結プラグ３４の相対的な回転変位、すなわち、弛みを防止している。なお、貫通孔４０には、係止ピン４２が挿入された後に、封止ボール４４が開口部に圧入されることで前記係止ピン４２が保持され脱抜が防止される。

換言すれば、係止ピン４２は、ハウジング１４の第１連結部３０に対する連結プラグ３４の弛みを防止する弛み防止機構として機能する。

さらに、第１連結部３０の先端部には、図２Ａ及び図３に示されるように、その外周面において断面半円状で環状に膨出した突起部４６が設けられている。そして、第１連結部３０に連結プラグ３４が連結される際、第１連結部３０の先端部が連結プラグ３４の内部に形成された圧入溝（溝部）４８に圧入され、突起部４６が圧入溝４８の内周面に摺接して押し潰され、一方、第１連結部３０の先端部が圧入溝４８に圧入され押し潰される。

そのため、第１連結部３０と連結プラグ３４とをより一層確実且つ強固に連結できると共に、前記第１連結部３０と連結プラグ３４との間のシールがなされ、第１収納部２２と連結プラグ３４との連結部位から液体が外部に漏出することが防止される。

また、第１収納部２２の外周面には、半径外方向に突出した取出部５０が形成され、後述する音波送受信部１６ａのケーブル８６が前記取出部５０の中心に形成された孔部５２を通じてハウジング１４の内部から外部へと取り出される。なお、取出部５０は、第１収納部２２の外周面において導管部２０に近接した位置に形成される。

第２収納部２４は、図１及び図２Ｂに示されるように、第１収納部２２と略同一形状となる円筒状に形成され、導管部２０に対して拡径した略一定径で形成されると共に、その内部には他方の検出部１８ｂが収納される。また、第２収納部２４には、導管部２０から離間する方向（矢印Ｂ方向）に向かって延在した第２連結部５４が形成され、その外周面には第２ねじ部（ねじ部）５６が形成される。この第２ねじ部５６は、例えば、断面台形状のねじ山を有した台形ねじからなり、第２連結部５４の外周側には第２ねじ部５６を介して連結プラグ（ポート部材）５８が接続される。

連結プラグ５８は、その一端部が開口した円筒状に形成され、内周面に形成されたねじ部５８ａが第２連結部５４の第２ねじ部５６に螺合されることで、前記第２連結部５４の外周面を覆うように装着されると共に、他端部側（矢印Ｂ方向）の略中央部に形成された排出通路（ポート）６０を通じて液体が外部へと排出される。この排出通路６０は、ハウジング１４の第２収納部２４と連通し、且つ、導管部２０と一直線上となるように形成される。

また、連結プラグ５８には、その外周面から半径内方向に向かって貫通した貫通孔６２が形成され、該貫通孔６２には軸方向に沿って係止ピン４２が挿入される。すなわち、係止ピン４２は、ハウジング１４及び連結プラグ５８の軸線と直交する方向に挿入される。そして、連結プラグ５８の他端部には、外周面に装着される継手部材６４を介して図示しない配管が接続される。

この係止ピン４２は、その先端が第２連結部５４の外周面まで挿入されることで、第２連結部５４に連結された連結プラグ５８の相対的な回転変位、すなわち、弛みを防止している。なお、貫通孔６２には、係止ピン４２が挿入された後に、封止ボール４４が開口部に圧入されることで前記係止ピン４２が保持され脱抜が防止される。換言すれば、係止ピン４２は、ハウジング１４の第２連結部５４に対する連結プラグ５８の弛みを防止する弛み防止機構として機能する。

さらに、第２連結部５４の先端部には、図２Ｂに示されるように、その外周面において断面半円状で環状に膨出した突起部６６が設けられている。そして、第２連結部５４に連結プラグ５８が連結される際、第２連結部５４の先端部が連結プラグ５８の内部に形成された圧入溝（溝部）６８に圧入され、突起部６６が圧入溝６８の内周面に摺接して押し潰され、一方、第２連結部５４の先端部が圧入溝６８に圧入され押し潰される。そのため、第２連結部５４と連結プラグ５８とをより一層確実且つ強固に連結できると共に、前記第２連結部５４と連結プラグ５８との間のシールがなされ、第２収納部２４と連結プラグ５８との連結部位から液体が外部に漏出することが防止される。

また、第２収納部２４の外周面には、半径外方向に突出した取出部７０が形成され、後述する音波送受信部１６ｂのケーブル８６が前記取出部７０の中心に形成された孔部７２を通じてハウジング１４の内部から外部へと取り出される。なお、取出部７０は、第２収納部２４の外周面において導管部２０に近接した位置に形成される。

検出部１８ａ、１８ｂは、図１〜図４に示されるように、ハウジング１４の第１及び第２収納部２２、２４にそれぞれ収納され、該ハウジング１４の通路１２に臨むように装着されるホルダ７４と、前記ホルダ７４の内部に配設される音波送受信部１６ａ、１６ｂとを含む。

ホルダ７４は、例えば、樹脂製材料から断面略Ｕ字状に形成され、その中央部に軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って延在する収納孔７６を有すると共に、開口した一端部が連結プラグ３４、５８側、有底状に形成された他端部が通路１２側となり、且つ、前記通路１２に臨むように配置されている。なお、ホルダ７４には、例えば、樹脂製材料としてフッ素樹脂が用いられる。

このホルダ７４の他端部には、図２Ａ及び図２Ｂに示されるように、通路１２側に向かって球面状に膨出した湾曲部７８を備え、前記湾曲部７８は通路１２に臨むように所定半径で形成され、通路１２の軸線上となる中央部が最も膨出している。この湾曲部７８の反対側には、収納孔７６の端部が配置され音波送受信部１６ａ、１６ｂが装着されている。

また、ホルダ７４の一端部となる収納孔７６の開口部には、その内部に音波送受信部１６ａ、１６ｂが収納された状態でキャップ８０が装着され、断面円形状に形成されたキャップ８０によって前記収納孔７６が閉塞される。これにより、収納孔７６の内部が密閉された状態となる。

さらに、ホルダ７４の他端部近傍には、収納孔７６と外周側とをつなぐケーブル孔８２が形成され、該ケーブル孔８２はハウジング１４の孔部５２、７２と一直線上に配置され連通している。

また、ホルダ７４の外周部には、軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って貫通した複数（例えば、３箇所）の連通孔（連通路）８４が形成され、前記連通孔８４を通じてハウジング１４の通路１２と連結プラグ３４の供給通路３６、連結プラグ５８の排出通路６０とがそれぞれ連通している。この連通孔８４は、図４に示されるように、例えば、断面長円状で、ホルダ７４の周方向に沿って互いに等間隔離間して形成される。

音波送受信部１６ａ、１６ｂは、例えば、プレート状に形成された圧電素子（ピエゾ素子）からなり、平面状に形成されたホルダ７４の収納孔７６に装着されると共に、ハウジング１４の導管部２０に対して略直交するように設けられる。すなわち、音波送受信部１６ａ、１６ｂは、ハウジング１４の通路１２を流通する液体の流通方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に対して略直交するように配置されている。この音波送受信部１６ａ、１６ｂには一組のケーブル８６が接続され、前記ケーブル８６はホルダ７４のケーブル孔８２及びハウジング１４の孔部５２、７２を通じて外部へと導出されている。そして、音波送受信部１６ａ、１６ｂは、ケーブル８６を介して図示しない制御部へと電気的に接続される。

本発明の第１の実施の形態に係る超音波流量計１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。なお、図示しない液体供給源から配管を通じて供給通路３６へと液体が供給され、前記液体が前記供給通路３６の一方の検出部１８ａにおけるホルダ７４の連通孔８４を通じて通路１２へと流通した後、他方の検出部１８ｂの連通孔８４を通じて排出通路６０へと流通している。

このように超音波流量計１０におけるハウジング１４の通路１２内に液体が流通した状態において、例えば、ハウジング１４の一端部に連結された一方の検出部１８ａの音波送受信部１６ａから音波信号を発信し、前記音波信号が通路１２の内壁面で反射されながら液体中を伝搬され、前記ハウジング１４の他端部に連結された他方の検出部１８ｂの音波送受信部１６ｂで受信される。この場合、音波信号が液体の流通方向（図１中、矢印Ｂ方向）に沿って伝搬される。

また、反対に、ハウジング１４の他端部に連結された他方の検出部１８ｂの音波送受信部１６ｂから音波信号を発信し、前記音波信号を前記ハウジング１４の一端部に連結された一方の検出部１８ａの音波送受信部１６ａで受信する。この場合、音波信号が液体の流通方向に対して反対方向（図１中、矢印Ａ方向）に伝搬される。

そして、音波送受信部１６ａ、１６ｂで受信された音波信号に基づいた受信信号が、ケーブル８６を介して図示しない制御部へと出力され、検出信号から液体の流通方向（矢印Ｂ方向）に沿って音波信号を伝搬させた場合の伝搬時間Ｔ１と、液体の流通方向と反対方向（矢印Ａ方向）に前記音波信号を伝搬させた場合の伝搬時間Ｔ２に基づいて伝搬時間差ΔＴを制御部（図示せず）において算出する。この伝搬時間差ΔＴから液体の流速Ｖが算出される。

以上のように、第１の実施の形態では、一組の検出部１８ａ、１８ｂがハウジング１４の内部に収納された超音波流量計１０において、ハウジング１４の両端部にそれぞれ連結プラグ３４、５８が連結され、一方の連結プラグ３４の供給通路３６を通じて供給された液体が前記ハウジング１４の通路１２を通じて他方の連結プラグ５８の排出通路６０から外部へと排出される。この連結プラグ３４、５８が、ハウジング１４の通路１２に対して一直線上となるように接続されているため、前記液体が前記供給通路３６から前記通路１２へと流通する際、並びに、前記通路１２から前記排出通路６０へと流通する際に、その圧力変動が小さく抑制され、該圧力変動に起因した気泡の発生を抑制することが可能となる。

その結果、液体中で発生した気泡が検出部１８ａ、１８ｂのホルダ７４に付着することが抑制され、該気泡の付着に起因した検出精度の低下を防止することができるため、前記検出部１８ａ、１８ｂによって高精度な液体の流量を測定することができる。

また、ハウジング１４の両端部に一組の連結プラグ３４、５８を一直線上となるように接続しているため、従来技術に係る超音波流量計と比較し、前記ハウジング１４の外周側に大型化してしまうことがなく、設置環境における省スペース化を図ることができると共に、連結プラグ３４、５８に対して配管を一直線状に接続できるため、該配管の取り回しが容易となる。

さらに、ハウジング１４の第１及び第２収納部２２、２４において、第１及び第２連結部３０、５４の外周面に台形ねじからなる第１及び第２ねじ部３２、５６を設け、該第１及び第２ねじ部３２、５６に対して外周側から連結プラグ３４、５８のねじ部３４ａ、５８ａをそれぞれ螺合させることで、通常の断面三角形状のねじを採用した場合と比較し、ハウジング１４に対する連結プラグ３４、５８の締結力を強固とすることができるため、前記連結プラグ３４、５８の弛みが抑制され、超音波流量計１０において弛みが少ない締結を実現することができる。

さらにまた、ハウジング１４における第１及び第２収納部２２、２４に対してそれぞれ連結プラグ３４、５８が螺合された状態で、前記連結プラグ３４、５８の貫通孔４０、６２を通じて内周側に向かって係止ピン４２を挿入し、その先端を第１及び第２連結部３０、５４の外周面にそれぞれ係合させることで、前記第１及び第２収納部２２、２４に対する連結プラグ３４、５８の弛みを確実に防止することができる。

そのため、例えば、超音波流量計１０に対して振動が付与された場合でも、ハウジング１４に対する連結プラグ３４、５８の弛みが確実に防止され、安価且つ簡素な構成で連結プラグ３４、５８に接続された配管の脱抜をさらに確実に阻止することができる。

またさらに、第１及び第２連結部３０、５４の端部に環状の突起部４６、６６を設けることで、前記第１及び第２連結部３０、５４に対して連結プラグ３４、５８を螺合させる際、該突起部４６、６６が前記連結プラグ３４、５８の圧入溝４８、６８に圧入され変形することで、前記第１及び第２連結部３０、５４と連結プラグ３４、５８との間のシールを確実に行うことができ、しかも、さらに強固な締結とすることが可能となる。

また、ハウジング１４における導管部２０の装着ポート２６を設け、該装着ポート２６を通じて圧力センサや温度センサ等の測定センサ２８を直接、且つ、選択的に取付可能とすることができる。一般的に、液体の流量を測定する場合には、精度を高める目的で前記液体の温度を測定して温度補正をかけているが、例えば、その温度測定を行うための温度センサを超音波流量計１０とは別に設ける場合と比較し、配管を簡素化することができると共に、流量測定を行っている液体の直近に測定センサ２８（温度センサ）を配置できるため、より高精度な温度測定を行うことができ、高精度な温度補正によって高精度な流量測定を行うことが可能となる。

次に、第２の実施の形態に係る超音波流量計１００を図５及び図６に示す。なお、上述した第１の実施の形態に係る超音波流量計１０と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明を省略する。

この第２の実施の形態に係る超音波流量計１００では、図５に示されるように、検出部１０２ａ、１０２ｂを構成する音波送受信部１６ａ、１６ｂとホルダ１０４との間に振動吸収部材（伝搬部材）１０６がそれぞれ設けられている点で、第１の実施の形態に係る超音波流量計１０と相違している。

この検出部１０２ａ、１０２ｂは、図５及び図６に示されるように、ハウジング１４の第１及び第２収納部２２、２４にそれぞれ収納され、該ハウジング１４の通路１２に臨むように装着されるホルダ１０４と、前記ホルダ１０４の内部に配設される音波送受信部１６ａ、１６ｂと、前記音波送受信部１６ａ、１６ｂと前記ホルダ１０４との間に収納された振動吸収部材１０６とを含む。

ホルダ１０４は、例えば、樹脂製材料から断面略Ｕ字状に形成され、その中央部に軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って延在する収納孔１０８を有すると共に、通路１２に臨む他端部には断面三角形状に突出した円錐部（突出部）１１０を有する。

振動吸収部材１０６は、例えば、振動を吸収可能な樹脂製材料から先端が円錐状に形成され、該先端がホルダ１０４の円錐部１１０に内部に収納される。すなわち、振動吸収部材１０６は、その先細状の先端が通路１２側となるように配置される。なお、振動吸収部材１０６を構成する樹脂製材料としては、例えば、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）が用いられる。換言すれば、振動吸収部材１０６は、収納されるホルダ１０４に対して音波信号の伝搬速度が速い材質によって形成されている。

また、振動吸収部材１０６の他端部は、軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）と直交した平面状に形成され、音波送受信部１６ａ、１６ｂが装着される。

そして、超音波流量計１００におけるハウジング１４の通路１２内に液体が流通した状態において、例えば、ハウジング１４の一端部に連結された一方の検出部１０２ａの音波送受信部１６ａから音波信号を発信し、前記音波信号が振動吸収部材１０６を通過した後、通路１２の内壁面で反射されながら液体中を伝搬され、前記ハウジング１４の他端部に連結された他方の検出部１０２ｂの音波送受信部１６ｂで受信される。この場合、音波信号が液体の流通方向（図１中、矢印Ｂ方向）に沿って伝搬されると共に、振動吸収部材１０６によって音波信号の強度が増加して伝搬される。

また、反対に、ハウジング１４の他端部に連結された他方の検出部１０２ｂの音波送受信部１６ｂから音波信号を発信し、前記音波信号が振動吸収部材１０６を通過した後、前記音波信号を前記ハウジング１４の一端部に連結された一方の検出部１０２ａの音波送受信部１６ａで受信する。この場合、音波信号が液体の流通方向に対して反対方向（図１中、矢印Ａ方向）に伝搬される。

そして、音波送受信部１６ａ、１６ｂで受信された音波信号に基づいた受信信号が、ケーブル８６を介して図示しない制御部へと出力され、検出信号から液体の流通方向（矢印Ｂ方向）に沿って音波信号を伝搬させた場合の伝搬時間Ｔ１と、液体の流通方向と反対方向（矢印Ａ方向）に前記音波信号を伝搬させた場合の伝搬時間Ｔ２に基づいて伝搬時間差ΔＴを制御部（図示せず）において算出する。この伝搬時間差ΔＴから液体の流速Ｖが算出される。

以上のように、第２の実施の形態では、検出部１０２ａ、１０２ｂを構成するホルダ１０４の他端部に、通路１２側に向かって断面三角形状に突出した円錐部１１０を設けることにより、ハウジング１４の通路１２を流通する液体が前記円錐部１１０によって整流されて層流とすることができるため、圧力損失が少なく気泡の発生を効果的に抑制される。そのため、検出部１０２ａ、１０２ｂのホルダ１０４に対して気泡が付着することによる検出精度の低下をより一層効果的に防止することができる。

また、ホルダ１０４における円錐部１１０の内部に振動吸収部材１０６を設けることで、音波送受信部１６ａ、１６ｂによって発信・受信される音波信号の強度が増加し、液体の流量が少ない低流量時においても十分な流量測定を行うことが可能となる。

なお、本発明に係る超音波流量計は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

１０、１００…超音波流量計 １２…通路
１４…ハウジング １６ａ、１６ｂ…音波送受信部
１８ａ、１８ｂ、１０２ａ、１０２ｂ…検出部
２０…導管部 ２２…第１収納部
２４…第２収納部 ２６…装着ポート
３６…供給通路 ４２…係止ピン
４６、６６…突起部 ６０…排出通路
７４、１０４…ホルダ ７６、１０８…収納孔
８４…連通孔 １０６…振動吸収部材
１１０…円錐部

前記の目的を達成するために、本発明は、液体が流通する通路を内部に有した筐体と、通路を挟んで筐体の内部に対向配置され音波信号を発信・受信可能な一組の検出部と、筐体の両端部に接続され液体の供給・排出される一組のポート部材とを備え、音波信号に基づいて液体の流量を測定する超音波流量計において、
筐体、ポート部材及び検出部が一直線上に設けられ、ポート部材の一方から供給された液体が、筐体の内部において検出部の外周側に形成された連通路を通じて通路へと流通してポート部材の他方へと流通すると共に、連通路が検出部において音波送受信部の収納されるホルダに複数形成されることを特徴とする。

ハウジング１４は、例えば、ステンレス鋼等の金属製材料から形成され、直線状に形成される導管部２０と、該導管部２０の一端部に形成される第１収納部２２と、前記導管部２０の他端部に形成される第２収納部２４とを含む。導管部２０は、軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って所定長さを有し、中央部が最も小径で一端部及び他端部側に向かってそれぞれ徐々に拡径するように形成される。また、導管部２０の略中央部には、該導管部２０の軸線と略直交し外周面から半径外方向へと突出した装着ポート２６が形成される。この装着ポート２６には、例えば、ハウジング１４内を流通する液体の圧力を測定するための圧力センサや、前記液体の温度を測定するための温度センサ等の各種の測定センサ（センサ）２８が選択的に取付け可能である。この測定センサ２８は、ハウジング１４の外部から装着ポート２６に対して挿入され、そのセンシング部が通路１２内へと突出するように設けられる（図１中、二点鎖線形状参照）。

Claims (7)

1. 液体が流通する通路を内部に有した筐体と、前記通路を挟んで前記筐体の内部に対向配置され音波信号を発信・受信可能な一組の検出部と、前記筐体の両端部に接続され前記液体の供給・排出される一組のポート部材とを備え、前記音波信号に基づいて前記液体の流量を測定する超音波流量計において、
   前記筐体、前記ポート部材及び前記検出部が一直線上に設けられ、前記ポート部材の一方から供給された前記液体が、前記筐体の内部において前記検出部の外周側に形成された連通路を通じて前記通路へと流通して前記ポート部材の他方へと流通することを特徴とする超音波流量計。
2. 請求項１記載の超音波流量計において、
   前記ポート部材と前記筐体とは、それぞれに形成されたねじ部を互いに螺合させることにより連結され、前記ねじ部が台形ねじで形成されることを特徴とする超音波流量計。
3. 請求項１又は２記載の超音波流量計において、
   前記筐体と前記ポート部材との連結部位には、該筐体及び前記ポート部材の軸線と直交方向に挿入され互いに係合させる係止ピンが設けられることを特徴とする超音波流量計。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の超音波流量計において、
   前記筐体又は前記ポート部材のいずれか一方の端部外周面には、半径外方向に突出した突起部が形成され、前記突起部を有した前記筐体又は前記ポート部材のいずれか一方とは反対となる前記ポート部材又は前記筐体には、前記端部の圧入される溝部が形成されることを特徴とする超音波流量計。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の超音波流量計において、
   前記筐体には、前記通路と連通し、前記液体の状態を検知するためのセンサの装着される装着ポートが形成されることを特徴とする超音波流量計。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の超音波流量計において、
   前記検出部は、通路側に向かって突出した突出部を略中央部に有したホルダを備え、該ホルダの内部には、該ホルダに対して前記音波信号の伝搬速度の速い伝搬部材を設けることを特徴とする超音波流量計。
7. 請求項６記載の超音波流量計において、
   前記突出部は、前記通路側に向かって徐々に先細となる断面略三角形状に形成されることを特徴とする超音波流量計。

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