JP2016133383A

JP2016133383A - 超音波流量計

Info

Publication number: JP2016133383A
Application number: JP2015007796A
Authority: JP
Inventors: 伊藤　裕史; Yasushi Ito; 裕史伊藤; 耕一高橋; Koichi Takahashi; 俊廣山本; Toshihiro Yamamoto
Original assignee: Tokyo Keiso Co Ltd
Current assignee: Tokyo Keiso Co Ltd
Priority date: 2015-01-19
Filing date: 2015-01-19
Publication date: 2016-07-25

Abstract

【課題】同軸ケーブルの測定部への接続に際して、弾性シール部材が変形することなく、十分な防水効果を得る。【解決手段】押し込みカバー９７の内ねじ９６をボディ６２の筒部７８の外ねじ７９にねじ結合させることにより、有底円筒ケース９５は直線状に前方に押し込まれる。Ｏリング９４、押圧板９３は有底円筒ケース９５内に収容されると共に、有底円筒ケース９５の先端部は弾性シール部材８０の表面を環状に押圧する。更に、有底円筒ケース９５の底部により同軸プラグ９２の上端部をＯリング９４、押圧板９３を介して押圧すると、同軸プラグ９２は同軸受端子８１に嵌合し、電気的な接続がなされる。また、有底円筒ケース９５内でＯリング９４は圧縮されるが、弾性シール部材８０、Ｏリング９４は捻れることなく、同軸ケーブル９１とボディ６２の間を防水構造とすることができる。【選択図】図６

Description

本発明は、例えば半導体製造装置等の分野で使用され、流体流量を測定する超音波流量計において、測定部に対して信号伝達線として機能する同軸ケーブルが着脱自在である超音波流量計に関するものである。

近年の超音波流量計では、信号ノイズ等の混入を防止するために、測定部に同軸ケーブルを接続して一体構造することが主流となっている。しかし、同軸ケーブルの接続や交換時の煩雑さを解消するために、測定部に対し同軸ケーブルを着脱自在とすることが望まれている。

特許第５５４８８５７号公報

しかし、同軸ケーブルを着脱自在とすると、防水性が問題となる。特許文献１には、同軸ケーブルが防水構造を備え、同軸ケーブルを着脱自在な超音波流量計が開示されている。この特許文献１においては、図７に示すように同軸ケーブル１を一対の接続端子２、３により測定部内の超音波送受信器と着脱自在に接続している。そして、この接続端子２、３の周囲の防水は、防水用弾性シール部材として機能する２個のＯリング４、５により実施されている。

しかし、接続端子２、３同士を嵌合して接続するために、押し込みカバー６を回転させながらボディ７に対し強く締め込むと、押し込みカバー６によるＯリング４、５への摩擦抵抗により、Ｏリング４、５が捩れて変形し、防水機能を十分に発揮できないことがある。

本発明の目的は、上述の課題を解消し、同軸ケーブルの測定部への着脱自在の接続に際して、弾性シール部材が変形することなく、十分な防水機能が得られる超音波流量計を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明に係る超音波流量計は、超音波ビームを伝播させる直管路の上流側と下流側に、それぞれ前記超音波ビームを送受信する超音波送受信器を配置し、これらの超音波送受信器の入出力信号を信号線によりそれぞれ上流側及び下流側のボディに固定した同軸受端子に接続し、これらの同軸受端子に同軸プラグを介してそれぞれ同軸ケーブルを着脱自在に接続可能とし、前記同軸ケーブルの接続部の周囲を防水構造とする超音波流量計であって、前記ボディには外ねじを有する筒部を設け、該筒部内に前記同軸受端子を固定すると共に前記同軸受端子の周囲に円環状の第１の弾性シール部材を配置し、前記同軸プラグを先端に取り付けた前記同軸ケーブルには、前記同軸プラグ側から、第２の弾性シール部材と、前記同軸プラグ、前記第２の弾性シール部材を外側から覆う有底円筒ケースと、該有底円筒ケースを外側から覆う内ねじ付の押し込みカバーとを挿通し、該押し込みカバーを前記ボディの筒部の外ねじにねじ込むことにより、前記同軸プラグを前記同軸受端子に接続し、前記有底円筒ケースの先端部を前記第１の弾性シール部材に当接して圧縮し、前記有底円筒ケースの底部と前記同軸プラグの上端部との間に前記第２の弾性シール部材を圧縮し、防水構造としたことを特徴とする。

本発明に係る超音波流量計によれば、同軸ケーブルを測定部に接続するために、押し込みカバーをねじ込んでも、押し込みカバーは有底円筒ケースの周囲を滑動するため、押し込みカバーと直接に接することのない弾性シール部材には捩れ力が加わることがなく、十分な防水効果が得られる。

超音波流量計の片側を断面とした正面図である。平面図である。左側面図である。下流側の振動子収納部の拡大断面図である。同軸ケーブルセットの斜視図である。同軸ケーブルを振動子収納部に取り付けた状態の断面図である。従来の超音波流量計における同軸ケーブル接続部の断面図である。

本発明を図１〜図６に図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
図１〜図３に示すように、本実施例の超音波流量計の測定部１０は例えば左右対称形の構造とされている。測定部１０には、中心の直管路２０の両側に、流入管路を備えた上流側の振動子収納部３０と、振動子収納部３０と同一構造で流出管路を備えた下流側の振動子収納部６０とが対称的に配置されている。そして、振動子収納部３０、６０のそれぞれに同軸ケーブルセット９０が接続されるが、図１〜図３においては、振動子収納部３０のみに同軸ケーブルセット９０を接続した状態を図示している。

直管路２０、振動子収納部３０、６０は主としてフッ素樹脂、例えばＰＦＡを成型することにより製造されている。上流側の振動子収納部３０の上流管路３１、下流側の振動子収納部６０の下流管路６１の一部ずつを直管路２０の両側において溶着により接合している。なお、振動子収納部３０、６０の上流管路３１、下流管路６１の端部同士を接続して直管路２０を製作することもできる。

図４は下流側の振動子収納部６０の拡大断面図を示しており、上流側の振動子収納部３０も、左右対称形であるものの、同様な構造を有している。

振動子収納部６０は下流管路６１とボディ６２とから成り、ボディ６２には直管路２０の軸方向に断面円形の空胴部６３が形成され、この空胴部６３と直管路２０の間に隔壁から成る超音波透過壁６４が形成されている。超音波透過壁６４の空胴部６３側には、板体から成り超音波送受信器として機能する例えば円板状の超音波振動子６５が、例えばグリス６６を介して音響結合するように取り付けられ、超音波振動子６５の両面の電極には一対の信号線６７ａ、６７ｂが接続されている。

超音波振動子６５の後方の空胴部６３内には、円筒状の樹脂製の筒状押圧体６８が配置され、その先端において超音波振動子６５の外周を押さえ付けている。筒状押圧体６８の一側面には、信号線６７ａ、６７ｂを筒状押圧体６８から外方に引き出すための貫通孔６９が形成されており、空胴部６３の後方の段違い部の内周面には内ねじ７０が形成されている。筒状押圧体６８にはその後方に樹脂製の押圧板７１が当接され、押圧板２１の後方に合成ゴム等から成るＯリング７２が配置され、更に外周に弾性シール材として機能するＯリング７３を嵌め込むと共に、内ねじ７０と螺合する外ねじ７４を形成した樹脂製の押込栓部７５が配置されている。また、押込栓部７５の後部には、レンチ等により押込栓部７５を回転させるためのナット部７６が形成されている。

押込栓部７５の外ねじ７４を、空胴部６３の内ねじ７０にねじ込むことにより、押圧板７１とＯリング７２を介して筒状押圧体６８は前方に押し込まれ、超音波振動子６５は超音波透過壁６４に弾性的に押圧される。また、Ｏリング７３により空胴部６３に対する押込栓部７５の防水シールがなされる。なお、筒状押圧体６８と押圧板７１は一体構成でもよいが、押込栓部７５と空胴部６３との間のシールにＯリング７３は必要である。

また、ボディ６２には筒状押圧体６８の貫通孔６９に連通した受端子固定孔７７が設けられ、受端子固定孔７７の周囲には同軸ケーブル取付用の筒部７８が設けられ、筒部７８の外側には外ねじ７９が形成されている。そして、筒部７８内の受端子固定孔７７の周囲の隔壁上には、合成ゴム等から成り円環状のシートである弾性シール部材８０が配置されている。

受端子固定孔７７には同軸受端子８１がナット８２により固定され、同軸受端子８１の信号線接続端８３は貫通孔６９内に突出されている。超音波振動子６５に接続された一方の信号線６７ａが同軸受端子８１の信号線接続端８３の中心導体に接続され、他方の信号線６７ｂが信号線接続端８３の外周導体に接続されている。

図５は振動子収納部３０、６０に着脱自在に接続可能とする同軸ケーブルセット９０の斜視図を示し、同軸ケーブル９１の先端には同軸受端子８１に嵌合接続し、上部を角柱形とした同軸プラグ９２が取り付けられている。同軸ケーブル９１には、同軸プラグ９２側から同軸プラグ９２の上端面に当接する樹脂製の押圧板９３と、合成ゴム等から成り弾性シール部材として機能するＯリング９４と、底部を有する樹脂製円筒体から成る有底円筒ケース９５と、好ましくは透明又は半透明の樹脂製で、内ねじ９６を備えた有底の押し込みカバー９７とが順次に挿通されている。また、同軸ケーブル９１の他端には、信号制御回路に接続するための接続プラグ９８が取り付けられている。

なお、有底円筒ケース９５は同軸プラグ９２、押圧板９３、Ｏリング９４を覆い、これらを内部に収容するようにされ、押し込みカバー９７は有底円筒ケース９５を覆い、同軸ケーブル９１を同軸受端子８１に嵌合接続する際に、押し込みカバー９７を回転させても有底円筒ケース９５に対し滑動するようにされている。

図６は同軸ケーブル９１を振動子収納部６０に取り付けた状態の断面図を示している。押し込みカバー９７の内ねじ９６を筒部７８の外ねじ７９に回転しながらねじ結合させることにより、押し込みカバー９７の回転は有底円筒ケース９５に伝達されることなく、有底円筒ケース９５は直線状に前方に押し込まれる。これにより、Ｏリング９４、押圧板９３は有底円筒ケース９５内に収容されると共に、有底円筒ケース９５の先端部は弾性シール部材８０の表面を環状に押圧する。

更に、有底円筒ケース９５の底部により同軸プラグ９２の上端部をＯリング９４、押圧板９３を介して押圧すると、同軸プラグ９２は同軸受端子８１に嵌合し、電気的な接続がなされる。また、有底円筒ケース９５内でＯリング９４は圧縮されるが、弾性シール部材８０、Ｏリング９４は捻れることなく、同軸ケーブル９１とボディ６２の間を完全な防水構造とすることができる。

また、当然のことながら、同軸ケーブル９１を測定部１０から外すには、押し込みカバー９７の内ねじ９６を筒部７８の外ねじ７９に対して緩めれば、同軸プラグ９２を同軸受端子８１から抜き出すことができる。

また、押圧板９３は同軸プラグ９２に対し均等に力を付与する機能を有しているが、同軸プラグ９２の形状によっては省略することもでき、Ｏリング９４を直接に同軸プラグ９２に当接することも可能である。更に、押し込みカバー９７の結合方法は、ＢＮＣコネクタやカメラのレンズ装着などに採用されているバヨネット構造を適用することもできる。

この超音波流量計においては、上流管路３１、直管路２０、下流管路６１の流路を図１に示す矢印方向に流れる測定流体に対して、両側の振動子収納部３０、６０から超音波透過壁３４、６４を介して超音波振動子３５、６５から超音波ビームを交互に送信し、他方の超音波振動子６５、３５において流体内で伝播された超音波ビームを受信する。超音波振動子３５、６５の入出力信号は信号線３７ａ、３７ｂ、６７ａ、６７ｂ、同軸受端子４１、８１、同軸プラグ９２、同軸ケーブル９１、接続プラグ９８を介して、図示しない信号制御回路に接続され、信号処理がなされる。流体流量は信号処理回路において、時間差法などの公知の方法により算出する。なお、符号３４、３５、３７ａ、３７ｂ、４１は図示を省略している。

なお、本実施例では測定部１０において、上流管路３１と下流管路６１を同方向に向けたが、逆方向に向けて配置することも可能である。

また、同軸ケーブルセット９０の例えば有底円筒ケース９５を上流管路３１側、下流管路６１側で異なる色に着色すると、配線ミスが予防され、またそのときに押し込みカバー９７を透明又は半透明とすると、組立後においても配線の正誤を確認することができる、また、押し込みカバー９７自体の着色を変えてもよい。更には、組立後は直接指等で触れることができなくなる有底円筒ケース９５に製造年月日等の各種情報のシール等を貼付してもよい。

更に、電磁シールドの目的のために、空胴部６３内の筒状押圧体６８の外面に電磁シールドの対象周波数の厚さに相当する厚さ以上の金属を外層として設けてもよい。

このように本発明においては、同軸ケーブル９１の振動子収納部３０、６０への接続に際しては、接続部の弾性シール部材が捻れなどにより変形することなく、防水性が確保され、汚染や経年劣化が防止される。また、同軸ケーブル９１の取り付けと測定部１０の組立とを分離できるので、組立が容易に実施できる。更に、超音波流量計のクリーン化の市場要求が高まっており、輸送時の同軸ケーブルによる超音波流量計の汚染防止につながる。

１０測定部
２０直管路
３０、６０振動子収納部
３１上流管路
６１下流管路
６２ボディ
６３空胴部
６４超音波透過壁
６５超音波振動子
６７ａ、６７ｂ信号線
６８筒状押圧体
７８筒部
８０弾性シール部材
８１同軸受端子
９０同軸ケーブルセット
９１同軸ケーブル
９２同軸プラグ
９３押圧板
９４Ｏリング
９５有底円筒ケース
９７押し込みカバー

Claims

超音波ビームを伝播させる直管路の上流側と下流側に、それぞれ前記超音波ビームを送受信する超音波送受信器を配置し、これらの超音波送受信器の入出力信号を信号線によりそれぞれ上流側及び下流側のボディに固定した同軸受端子に接続し、これらの同軸受端子に同軸プラグを介してそれぞれ同軸ケーブルを着脱自在に接続可能とし、前記同軸ケーブルの接続部の周囲を防水構造とする超音波流量計であって、
前記ボディには外ねじを有する筒部を設け、該筒部内に前記同軸受端子を固定すると共に前記同軸受端子の周囲に円環状の第１の弾性シール部材を配置し、
前記同軸プラグを先端に取り付けた前記同軸ケーブルには、前記同軸プラグ側から、第２の弾性シール部材と、前記同軸プラグ、前記第２の弾性シール部材を外側から覆う有底円筒ケースと、該有底円筒ケースを外側から覆う内ねじ付の押し込みカバーとを挿通し、
該押し込みカバーを前記ボディの筒部の外ねじにねじ込むことにより、前記同軸プラグを前記同軸受端子に接続し、前記有底円筒ケースの先端部を前記第１の弾性シール部材に当接して圧縮し、前記有底円筒ケースの底部と前記同軸プラグの上端部との間に前記第２の弾性シール部材を圧縮し、防水構造としたことを特徴とする超音波流量計。
前記第１の弾性シール部材はシート状としたことを特徴とする請求項１に記載の超音波流量計。
前記第２の弾性シール部材はＯリングとしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の超音波流量計。
前記同軸プラグの上端部と前記第２の弾性シール部材の間に、前記同軸ケーブルに挿通した押圧板を介在したことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の超音波流量計。
上流側の前記有底円筒ケースと下流側の前記有底円筒ケースとは色が異なる部材としたことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の超音波流量計。
上流側の前記押し込みカバーと下流側の前記押し込みカバーとは透明又は半透明の部材としたことを特徴とする請求項５に記載の超音波流量計。
前記上流側の前記押し込みカバーと前記下流側の押し込みカバーとは色が異なる部材としたことを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の超音波流量計。