JP2024087765A - 超音波流量センサ - Google Patents

Abstract

【課題】超音波流量センサを取り付けるための作業に手間がかからない取り付け具及び取り付け具を配管に固定する方法を提供する。【解決手段】超音波流量センサ１０は、本体アセンブリ１２と本体アセンブリの両端に配置されるクランプアセンブリ３６によって構成される。本体アセンブリは超音波素子２６、２８を収容するハウジング２０を備え、クランプアセンブリはクランプバンド５８を備える。クランプアセンブリは、ハウジングに対して、配管と接触するハウジングの底面と垂直な方向に変位可能に支持される。【選択図】図４

Description

本発明は、配管の外側に取り付けられる超音波流量センサに関する。

従来から、配管の外側に超音波流量センサを取り付け、該配管の内側を流れる流体の流量を測定する技術が知られている。

例えば、特許文献１には、超音波素子を保持する素子保持部と、素子保持部を保持するとともに配管の外面に着脱可能に取り付けられる取り付け具とを備えた超音波流量スイッチが記載されている。この超音波流量スイッチは、取り付け具上で配管の半径方向における素子保持部の位置を調整することができるように構成されている。

特許第６４７４６８２号公報

しかしながら、上記超音波流量センサでは、取り付け具を配管に固定する工程と、その後に素子保持部を取り付け具に固定する工程とを要する。このため、超音波流量センサを取り付けるための作業に手間がかかる。

本発明は、上述した課題を解決することを目的とする。

本発明は、配管の外側に取り付けられる超音波流量センサであって、本体アセンブリと本体アセンブリの両端に配置されるクランプアセンブリによって構成される。本体アセンブリは超音波素子を収容するハウジングを備え、クランプアセンブリはクランプバンドを備え、クランプアセンブリは、ハウジングに対して、配管と接触可能なハウジングの底面と垂直な方向に変位可能に支持される。

本発明に係る超音波流量センサによれば、クランプバンドで配管を締め付けるだけで、本体アセンブリをクランプアセンブリとともに一体的に配管に取り付けることができる。また、クランプアセンブリは、本体アセンブリのハウジングに対して配管の径方向に変位可能に支持されるので、本体アセンブリとクランプアセンブリが一体的に連結される場合と比べて、製造上の誤差が超音波流量センサの配管への取付姿勢に影響を及ぼすことが少なく、配管の軸ずれが可及的に防止される。

図１は、本発明の第１実施形態に係る超音波流量センサが第１配管に取り付けられたときの外観図である。 図２は、図１の超音波流量センサのＩＩ－ＩＩ線に沿う断面図である。 図３は、図１の超音波流量センサのＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿う断面図である。 図４は、図１の超音波流量センサについて、クランプアセンブリを本体アセンブリから分離した様子を示す図である。 図５は、図１の超音波流量センサのクランプアセンブリを部品に展開した図である。 図６は、第２配管取付け用に変更した図１の超音波流量センサのクランプアセンブリを部品に展開した図である。 図７は、図１の超音波流量センサが第１配管に取り付けられた場合と第２配管に取り付けられた場合とを対比して示す図である。 図８は、本発明の第２実施形態に係る超音波流量センサが第１配管に取り付けられたときの外観図である。 図９は、図８の超音波流量センサのＩＸ－ＩＸ線に沿う断面図である。 図１０は、図８の超音波流量センサのクランプアセンブリを部品に展開した図である。 図１１は、第２配管取付け用に変更した図８の超音波流量センサのクランプアセンブリを部品に展開した図である。 図１２は、本発明の第３実施形態に係る超音波流量センサが第１配管に取り付けられたときの外観図である。 図１３は、図１２の超音波流量センサのＡ－Ａ線に沿う断面図である。 図１４は、図１２の超音波流量センサのＢ－Ｂ線に沿う断面図である。 図１５は、図１２の超音波流量センサについて、クランプアセンブリを本体アセンブリから分離した様子を示す図である。 図１６は、図１２の超音波流量センサのクランプアセンブリを部品に展開した図である。 図１７は、第２配管取付け用に変更した図１２の超音波流量センサについての図１３に対応する断面図である。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係る超音波流量センサ１０について、図１～図７を参照しながら説明する。図１に示されるように、超音波流量センサ１０は、本体アセンブリ１２および本体アセンブリ１２の両端に配置されるクランプアセンブリ３６によって構成される。これらのクランプアセンブリ３６は、互いに同一の構造である。超音波流量センサ１０は、円筒状の配管８０の外側に取り付けられる。

超音波流量センサ１０が配管８０に取り付けられた状態を想定して、配管８０の長手方向に平行な向きをＸ方向という。Ｘ方向に沿う方向から見て、超音波流量センサ１０の略中心を通るように延びる配管８０の直径と平行な向きをＺ方向という。Ｚ方向に関し、配管８０から離れる向きを「上」とし、配管８０に近づく向きを「下」として、以下、上下に関する言葉を用いる。すなわち、上下に関する言葉を用いたときは、図２における上下方向を意味する。

本体アセンブリ１２は、上部ハウジング１４および下部ハウジング２０が組み合わされることによって直方体状に構成される。図３に示されるように、下部ハウジング２０の内部には、第１経路部材２２および第２経路部材２４が配置される。第１経路部材２２の上面には第１超音波素子２６が接合され、第２経路部材２４の上面には第２超音波素子２８が接合されている。下部ハウジング２０の内部空間は、第１経路部材２２および第２経路部材２４によって閉塞される。第１経路部材２２の下面および第２経路部材２４の下面は、下部ハウジング２０の底面２０ａより若干下方に位置する。

下部ハウジング２０は、Ｘ方向の両端から突出する支持部３０を備える。支持部３０を含む下部ハウジング２０の底部にプレート状のカプラントホルダ７６が固定される。カプラントホルダ７６は、中央に矩形状の開口を有する。ゴム材料から矩形シート状に構成されたカプラント７４が下部ハウジング２０の底面２０ａに取り付けられる。カプラント７４の外周部は、下部ハウジング２０とカプラントホルダ７６の内周部の間で挟持される。

下部ハウジング２０の底面２０ａは、第１経路部材２２および第２経路部材２４とともに、カプラント７４を介して配管８０と接触可能である。第１超音波素子２６および第２超音波素子２８の一方から送信された超音波は、第１経路部材２２および第２経路部材２４の一方を通り、さらにカプラント７４を通って、配管８０内の流体に入射される。流体を通過した超音波は、配管８０内で反射され、カプラント７４を通り、さらに第１経路部材２２および第２経路部材２４の他方を通って、第１超音波素子２６および第２超音波素子２８の他方で受信される。

図４に示されるように、カプラントホルダ７６の一部は、支持部３０からＸ方向に突出し、その突出端部から上方に延びる係合爪７８を備える。支持部３０の上面３０ａは、一対の係合ピン３２を備える。図３に示されるように、弾性を有するクッション材３４が支持部３０の上部に配置される。直方体状のクッション材３４は、上面３４ａと一つの側面３４ｂとが交差する箇所に切欠き状の段部３４ｃを有する。上部ハウジング１４の下端と下部ハウジング２０との間で固定されるスペーサ２１がクッション材３４の段部３４ｃに係合し、クッション材３４の抜け止めがなされる。クッション材３４の上部は、支持部３０の上面３０ａから所定量突出する。

上部ハウジング１４の内部には、回路基板１６が配置される。回路基板１６は、第１超音波素子２６および第２超音波素子２８で検出される信号に基づいて、配管８０を流れる流体の流量を算出する。上部ハウジング１４は、コネクタ１８を備える。回路基板１６は、コネクタ１８を介して外部装置と電気的に接続される。なお、参照符号１７で示されるのは、流量を表示する表示画面である。

図５に示されるように、クランプアセンブリ３６は、クランプボデイ３８、クランププレート４８およびクランプバンド５８を含む。クランプボデイ３８は、配管８０を受容する凹部４０を下部に有する。クランプボデイ３８は、凹部４０を構成する２つの傾斜平面４０ａ、４０ｂ上で、円筒状の配管８０の外面に当接する。傾斜平面４０ａ、４０ｂにおける配管８０との接触位置は、配管８０の外径によって異なる。後述する２種類の配管についていえば、外径が大きい第２配管８０－２の場合は、外径が小さい第１配管８０－１の場合と比べて、傾斜平面４０ａ、４０ｂにおける配管との接触位置は、長さＬだけ下方である（図７参照）。

クランプボデイ３８は、一対の第１ねじ孔４２および一対の第２ねじ孔４４を有する（図２参照）。第１ねじ孔４２は、クランプボデイ３８の頂面３８ａに開口する。クランプボデイ３８は、クランプバンド５８を取り付けるための基準面３８ｂを有する。基準面３８ｂは、頂面３８ａより下方に位置し、かつ、凹部４０より上方に位置する。第２ねじ孔４４は、クランプボデイ３８の基準面３８ｂに開口する。クランプボデイ３８は、凹部４０の上方において係合溝４６を有する（図３参照）。カプラントホルダ７６の係合爪７８は、クランプボデイ３８の係合溝４６に挿入可能である。クランプボデイ３８は、配管８０の軸心を含む平面であってＺ方向に延びる平面に関し、対称形状を有する。

図６に示されるように、クランププレート４８の一方の面は、一様な平面であり、クッション材３４および下部ハウジング２０の支持部３０の上面３０ａと当接可能な第１当接面４８ａを構成する。図５に示されるように、クランププレート４８の他方の面の一部は、前記長さＬだけ厚みを増している。クランププレート４８の他方の面は、この厚みを増した領域において、クッション材３４および下部ハウジング２０の支持部３０の上面３０ａと当接可能な第２当接面４８ｂを構成する。換言すれば、クランププレート４８の他方の面は、厚みを増した第２当接面４８ｂおよび厚みを増していない基礎面４８ｃを有する。第２当接面４８ｂは、第１当接面４８ａと平行である。

クランププレート４８は、第１当接面４８ａから第２当接面４８ｂまで延びる一対の係合孔５０を有する。下部ハウジング２０の係合ピン３２は、クランププレート４８の係合孔５０に挿入可能である。クランププレート４８は、一対のスリット５２および一対の挿通孔５４を有する。一対のスリット５２および一対の挿通孔５４は、第１当接面４８ａから基礎面４８ｃまでクランププレート４８を貫通する。一対のスリット５２は、Ｘ方向に延びる。一対の挿通孔５４は、一対のスリット５２の間に位置する。スリット５２は、後述する締付ねじ７２の小径軸部７２ｂを挿入可能である。クランププレート４８の挿通孔５４は、クランプボデイ３８の第１ねじ孔４２と整合する位置にある。

クランププレート４８は、一対の取付ねじ５６によってクランプボデイ３８に固定される。取付ねじ５６は、クランププレート４８の挿通孔５４に挿通され、クランプボデイ３８の第１ねじ孔４２に螺合する。クランププレート４８は、第１当接面４８ａまたは基礎面４８ｃがクランプボデイ３８の頂面３８ａに当接した状態でクランプボデイ３８に固定される。すなわち、クランププレート４８の第１当接面４８ａおよび基礎面４８ｃのうちいずれか一方が選択されてクランプボデイ３８の頂面３８ａに当接する。クランププレート４８は、クランプボデイ３８の基準面３８ｂを上方から覆う。

クランプバンド５８は、可撓性を有する帯状のバンド部６０、バンド部６０の一端に接続された厚肉の第１固定部６２およびバンド部６０の他端に接続された厚肉の第２固定部６４を有する。バンド部６０は、配管８０の外面に適合するようにＵ字状に折曲されている。第１固定部６２および第２固定部６４は、その上面から下面まで延びるねじ孔６６を有する。これらのねじ孔６６の内径は、クランプボデイ３８の第２ねじ孔４４の内径より大きい。第２固定部６４は、ドライバ等の工具の先端を挿入可能な溝部６８を有する。

クランプバンド５８については、バンド部６０の長さが異なる２種類が用意されている。以下において、バンド部６０の長さが短い方のクランプバンド５８を第１クランプバンド５８－１という場合がある。また、バンド部６０の長さが長い方のクランプバンド５８を第２クランプバンド５８－２という場合がある。

クランプバンド５８は、連結ねじ７０によってクランプボデイ３８に連結される。連結ねじ７０の軸部の外径は、クランプバンド５８のねじ孔６６の内径より小さい。連結ねじ７０は、クランプバンド５８の第１固定部６２のねじ孔６６に挿通され、クランプボデイ３８の一方の第２ねじ孔４４に螺合される。これにより、クランプバンド５８の第１固定部６２は、連結ねじ７０の頭部とクランプボデイ３８の基準面３８ｂとの間で挟持される。これにより、第１固定部６２はクランプボデイ３８に固定される。

クランプアセンブリ３６は、クランプボデイ３８の凹部４０とクランプバンド５８のバンド部６０で配管８０が挟持されることによって、配管８０に取り付けられる。クランプボデイ３８とクランプバンド５８で配管８０を締め付ける力の大きさは、締付ねじ７２によって調整可能である。第２固定部６４は、締付ねじ７２の回動量を調整することによって、クランプボデイ３８に対して位置変更可能に取り付けられる。

図２に示されるように、締付ねじ７２は、頭部７２ａと、頭部７２ａに連なる小径軸部７２ｂと、小径軸部７２ｂに連なる大径軸部７２ｃとを有する。大径軸部７２ｃには雄ねじが形成されている。大径軸部７２ｃの長さ（雄ねじの長さ）は、クランプバンド５８の第１固定部６２および第２固定部６４の厚さ（ねじ孔６６の長さ）より長い。頭部７２ａの外径および大径軸部７２ｃの外径は、クランププレート４８のスリット５２の幅より大きく、小径軸部７２ｂの外径は、クランププレート４８のスリット５２の幅より小さい。

締付ねじ７２の大径軸部７２ｃは、第２固定部６４のねじ孔６６に螺合する。締付ねじ７２の頭部７２ａがクランププレート４８に当接した状態で、締付ねじ７２が螺進方向に回動すると、クランプバンド５８の第２固定部６４は、クランプボデイ３８に対して上方に変位する。このため、第１固定部６２がクランプボデイ３８に固定されていれば、クランプボデイ３８の凹部４０とクランプバンド５８のバンド部６０との間で囲まれる空間が狭くなる。第２固定部６４の上方への変位量が大きいほど、クランプボデイ３８とクランプバンド５８で配管８０を締め付ける力が大きくなる。

本発明の実施形態に係る超音波流量センサ１０は、以上のように構成される。次に、クランプボデイ３８、クランププレート４８およびクランプバンド５８が相互に分離された状態からクランプアセンブリ３６を組み立て、該クランプアセンブリ３６を本体アセンブリ１２に連結し、それを配管８０に取り付けるまでの手順について説明する。超音波流量センサ１０は、外径が異なる２種類の配管８０に取り付けることができる。すなわち、超音波流量センサ１０は、外径が小さい所定の第１配管８０－１および外径が大きい所定の第２配管８０－２のいずれにも取り付けることができる。

図５に示されるように、超音波流量センサ１０を第１配管８０－１に取り付ける場合は、第１クランプバンド５８－１を使用する。第１クランプバンド５８－１の第１固定部６２および第２固定部６４をクランプボデイ３８の基準面３８ｂ上に置く。なお、この場合、第１固定部６２と第２固定部６４の間隔を拡げてバンド部６０を変形させる必要がある。

前述したように、クランプボデイ３８は対称形状を有するので、第２固定部６４をクランプボデイ３８の一対の第２ねじ孔４４のいずれと向き合う位置においてもよい。後述する締付ねじ７２の回動操作が容易になるように、配管８０が設置された環境に応じて、第２固定部６４が向き合う第２ねじ孔４４を選択することができる。

次に、連結ねじ７０を第１固定部６２のねじ孔６６に挿通し、クランプボデイ３８の一方の第２ねじ孔４４に螺合する。これにより、第１クランプバンド５８－１がクランプボデイ３８に連結される。その後、クランププレート４８の第１当接面４８ａがクランプボデイ３８の頂面３８ａと当接するようにクランププレート４８をクランプボデイ３８の上に置く。すなわち、第２当接面４８ｂを上向きにして、クランププレート４８をクランプボデイ３８の上に置く。この場合、締付ねじ７２の小径軸部７２ｂをクランププレート４８のスリット５２に予め挿入しておく。

クランププレート４８をクランプボデイ３８の上に置いた後、一対の取付ねじ５６をクランププレート４８の挿通孔５４に挿通し、クランプボデイ３８の第１ねじ孔４２に螺合する。これにより、クランププレート４８がクランプボデイ３８に固定され、クランプアセンブリ３６の組立てが完了する。以上の作業を一対のクランプアセンブリ３６について行う。

クランプアセンブリ３６の組立てが完了したとき、締付ねじ７２の小径軸部７２ｂがクランププレート４８のスリット５２に挿入されている。締付ねじ７２の頭部７２ａおよび大径軸部７２ｃの外径はスリット５２の幅より大きいので、締付ねじ７２がクランプボデイ３８から外れることがない。すなわち、締付ねじ７２がクランプボデイ３８から脱落して紛失するおそれがない。

その後、下部ハウジング２０の係合ピン３２をクランププレート４８の係合孔５０に下方から挿入するとともに、カプラントホルダ７６の係合爪７８をクランプボデイ３８の係合溝４６に下方から挿入する。下部ハウジング２０の支持部３０の上面３０ａから突出するクッション材３４は、クランププレート４８の第１当接面４８ａに当接する。クランプアセンブリ３６は、下部ハウジング２０に対して、Ｘ方向に変位不能に、かつ、Ｚ方向（配管８０の径方向）に変位可能に支持（連結）される。また、クランプアセンブリ３６は、本体アセンブリ１２から落下することがない。上記連結作業を一対のクランプアセンブリ３６について行う。

一対のクランプアセンブリ３６と本体アセンブリ１２との連結状態を維持しながら、第１配管８０－１を一対の第１クランプバンド５８－１の内側に挿通し、第１配管８０－１の長手方向に対する超音波流量センサ１０の取り付け位置を調整する。このとき、各クランプアセンブリ３６において、締付ねじ７２は第２固定部６４のねじ孔６６に螺合されておらず、クランプボデイ３８の凹部４０と第１クランプバンド５８－１のバンド部６０との間で囲まれる空間は十分に大きい。このため、第１配管８０－１を第１クランプバンド５８－１の内側に容易に挿通することができる。

その後、各クランプアセンブリ３６において、締付ねじ７２の頭部７２ａに工具を係合して締付ねじ７２を回動し、締付ねじ７２を第２固定部６４のねじ孔６６に螺合する。締付ねじ７２の頭部７２ａがクランププレート４８に当接した後、さらに締付ねじ７２を回動すると、第１クランプバンド５８－１の第２固定部６４がクランプボデイ３８の基準面３８ｂから離間して上方に変位する。このため、第１配管８０－１は、クランプボデイ３８に対して上方に相対変位し、クランプボデイ３８の凹部４０と第１クランプバンド５８－１のバンド部６０との間で挟持され締め付けられる。

第１配管８０－１がクランプボデイ３８に対して上方に相対変位する過程において、本体アセンブリ１２の下部ハウジング２０は、第１配管８０－１に当接してクランプボデイ３８に対して上方に変位する。これにより、クッション材３４は、クランププレート４８の第１当接面４８ａに押さえられて圧縮される。クッション材３４は、第１配管８０－１をクランプボデイ３８と第１クランプバンド５８－１で締め付ける際に本体アセンブリ１２に衝撃荷重が伝わるのを防止する作用を奏する。

クッション材３４が下部ハウジング２０の支持部３０の上面３０ａから突出しない位置まで圧縮されると、支持部３０の上面３０ａがクランププレート４８の第１当接面４８ａに当接し、クランプボデイ３８に対する下部ハウジング２０の上方への変位が止まる。このとき、第１経路部材２２および第２経路部材２４は、カプラント７４を介して第１配管８０－１と所定の圧力で接触する。

クランプボデイ３８と第１クランプバンド５８－１で第１配管８０－１を締め付ける力が所望の大きさとなったところで、第１配管８０－１に対する超音波流量センサ１０の取り付けが完了する。なお、クッション材３４は、支持部３０の上面３０ａから突出しない位置まで圧縮されなくてもよく、クッション材３４が支持部３０の上面３０ａから若干突出した状態で、超音波流量センサ１０の取り付けが完了してもよい。

図６に示されるように、超音波流量センサ１０を第２配管８０－２に取り付ける場合は、第２クランプバンド５８－２を使用する。連結ねじ７０を用いて第２クランプバンド５８－２をクランプボデイ３８に連結した後、クランププレート４８の基礎面４８ｃがクランプボデイ３８の頂面３８ａと当接するようにクランププレート４８をクランプボデイ３８の上に置く。すなわち、第１当接面４８ａを上向きにして、クランププレート４８をクランプボデイ３８の上に置く。その後、取付ねじ５６を用いてクランププレート４８をクランプボデイ３８に固定すると、クランプアセンブリ３６の組立てが完了する。

その後、下部ハウジング２０の係合ピン３２をクランププレート４８の係合孔５０に下方から係合するとともに、カプラントホルダ７６の係合爪７８をクランプボデイ３８の係合溝４６に下方から係合させる。下部ハウジング２０の支持部３０の上面３０ａから突出するクッション材３４は、クランププレート４８の第２当接面４８ｂに当接する。一対のクランプアセンブリ３６と本体アセンブリ１２との連結状態を維持しながら、第２配管８０－２を一対の第２クランプバンド５８－２の内側に挿通し、第２配管８０－２の長手方向に対する超音波流量センサ１０の取り付け位置を調整する。

その後、締付ねじ７２を用いて第２配管８０－２をクランプボデイ３８と第２クランプバンド５８－２の間で締め付けることで、第２配管８０－２に対する超音波流量センサ１０の取り付けが完了する。超音波流量センサ１０を第２配管８０－２に取り付けた場合は、超音波流量センサ１０を第１配管８０－１に取り付けた場合と比べて、本体アセンブリ１２がクランプアセンブリ３６に対して前記長さＬだけ下方に位置する（図７参照）。

第１配管８０－１に取り付けられていた超音波流量センサ１０を第２配管８０－２に取り付ける場合は、クランププレート４８を一旦外す必要があるほか、第１クランプバンド５８－１を外す必要がある。その手順としては、クランプボデイ３８、クランププレート４８および第１クランプバンド５８－１が相互に分離された状態になるまで、前述した手順を逆に辿ればよい。第１クランプバンド５８－１の第１固定部６２および第２固定部６４をクランプボデイ３８の基準面３８ｂから離脱させるときは、バンド部６０を変形させる必要がある。この場合、ドライバ等の工具の先端を第２固定部６４の溝部６８に差し込むことで、バンド部６０を変形させる作業が容易になる。

本実施形態に係る超音波流量センサ１０によれば、締付ねじ７２によってクランプバンド５８で配管８０を締め付けるだけで、本体アセンブリ１２をクランプアセンブリ３６とともに一体的に配管８０に取り付けることができる。

また、クランプアセンブリ３６は、本体アセンブリ１２の下部ハウジング２０に対して、配管８０の径方向に変位可能に支持される。このため、本体アセンブリ１２とクランプアセンブリ３６が一体的に連結されると場合と比べて、製造上の誤差が超音波流量センサ１０の配管８０への取付姿勢に影響を及ぼすことが少なく、配管８０の軸ずれが可及的に防止される。

また、クランプボデイ３８は、２つの傾斜平面４０ａ、４０ｂ上で配管８０の外面に当接する凹部４０を有する。このため、様々な外径を有する配管８０に対応することができる。

本実施形態に係る超音波流量センサ１０では、第１経路部材２２および第２経路部材２４がカプラント７４を介して配管８０と接触する。しかしながら、カプラント７４は必ずしも必要ではなく、第１経路部材２２および第２経路部材２４が直接配管８０と接触してもよい。

また、使用頻度の高い２種類の外径を有する配管を想定し、超音波流量センサ１０を第１配管８０－１または第２配管８０－２のいずれかに取り付けることとしたが、３種類以上の配管８０に取り付けることも可能である。その場合は、クランプバンド５８およびクランプボデイ３８を適宜交換すればよい。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る超音波流量センサ９０について、図８～図１１を参照しながら説明する。クランプアセンブリ３６は、クランプボデイ３８、クランププレート９２およびクランプバンド５８を含む。なお、第２実施形態に係る超音波流量センサ９０において、上述した超音波流量センサ１０と同一または同等の構成要素には同一の参照符号を付し、詳細な説明を省略する。

クランプボデイ３８については、基準面３８ｂから頂面３８ａまでの距離が前記長さＬだけ異なる２種類が用意されている。以下において、基準面３８ｂから頂面３８ａまでの距離が大きいクランプボデイ３８を第１クランプボデイ３８－１という場合がある。また、基準面３８ｂから頂面３８ａまでの距離が小さいクランプボデイ３８を第２クランプボデイ３８－２という場合がある。第１クランプボデイ３８－１は、第１実施形態のクランプボデイ３８と同一である。第２クランプボデイ３８－２は、第１クランプボデイ３８－１の上部を前記長さＬだけ切除したものである。

クランププレート９２は、一様な厚みを有し、クランププレート９２の両面は、一様な平面である。クランププレート９２は、厚み方向に貫通する一対の係合孔９４を有し、下部ハウジング２０の係合ピン３２は、クランププレート９２の係合孔９４に挿入可能である。クランププレート９２は、厚み方向に貫通する一対のねじ孔９６を有する。

クランププレート９２は、厚み方向に貫通する一対の挿通孔９８を有する。クランププレート９２は、一対の取付ねじ５６によってクランプボデイ３８に固定される。取付ねじ５６は、クランププレート９２の挿通孔９８に挿通され、クランプボデイ３８の第１ねじ孔４２に螺合する。クランププレート９２は、配管８０の軸心を含む平面であってＺ方向に延びる平面に関し、対称形状を有する。

クランプバンド５８については、バンド部６０の長さが短い第１クランプバンド５８－１と、バンド部６０の長さが長い第２クランプバンド５８－２の２種類が用意されている。

クランプボデイ３８とクランプバンド５８で配管８０を締め付ける力の大きさは、締付ねじ７２によって調整可能である。雄ねじが形成された締付ねじ７２の大径軸部７２ｃは、クランププレート９２のねじ孔９６、および、クランプバンド５８の第２固定部６４のねじ孔６６に螺合可能である。

超音波流量センサ９０を第１配管８０－１に取り付ける場合は、第１クランプボデイ３８－１および第１クランプバンド５８－１を使用する。第１クランプバンド５８－１の第１固定部６２および第２固定部６４を第１クランプボデイ３８－１の基準面３８ｂ上に置き、連結ねじ７０を第１固定部６２のねじ孔６６に挿通し、第１クランプボデイ３８－１の一方の第２ねじ孔４４に螺合する。

次に、クランププレート９２を第１クランプボデイ３８－１の上に置く。この場合、クランププレート９２のいずれの面を上に向けてもよい。また、締付ねじ７２の大径軸部７２ｃをクランププレート９２のねじ孔９６に予め螺合しておくとよい。締付ねじ７２をクランププレート９２に予め連結しておくことで、その後の作業性が向上するほか、締付ねじ７２の紛失が防止される。次に、一対の取付ねじ５６をクランププレート９２の挿通孔９８に挿通し、第１クランプボデイ３８－１の第１ねじ孔４２に螺合する。

次に、下部ハウジング２０の係合ピン３２をクランププレート９２の係合孔９４に挿入するとともに、カプラントホルダ７６の係合爪７８をクランプボデイ３８の係合溝４６に挿入する。第１配管８０－１を一対の第１クランプバンド５８－１の内側に挿通した後、締付ねじ７２を第２固定部６４のねじ孔６６に螺合する。このとき、締付ねじ７２は、クランププレート９２のねじ孔９６に案内されつつ第２固定部６４のねじ孔６６に螺合するので、締付ねじ７２がガタつくことがない。

締付ねじ７２の頭部７２ａがクランププレート９２に当接した後、さらに締付ねじ７２を回動する。第１配管８０－１は、クランプボデイ３８に対して上方に相対変位し、クランプボデイ３８の凹部４０と第１クランプバンド５８－１のバンド部６０との間で挟持され締め付けられる。これと同時に、クッション材３４が圧縮され、支持部３０の上面３０ａがクランププレート９２に当接する。第１経路部材２２および第２経路部材２４は、カプラント７４を介して第１配管８０－１と所定の圧力で接触する。

超音波流量センサ９０を第２配管８０－２に取り付ける場合は、第２クランプボデイ３８－２および第２クランプバンド５８－２を使用する。取り付けるまでの作業手順は、前述した超音波流量センサ１０を第２配管８０－２に取り付ける場合と同様である。超音波流量センサ９０を第２配管８０－２に取り付けた場合は、超音波流量センサ９０を第１配管８０－１に取り付けた場合と比べて、本体アセンブリ１２がクランプアセンブリ３６に対して前記長さＬだけ下方に位置する。

本実施形態に係る超音波流量センサ９０によれば、締付ねじ７２によってクランプバンド５８で配管８０を締め付けるだけで、本体アセンブリ１２をクランプアセンブリ３６とともに一体的に配管８０に取り付けることができる。また、クランプアセンブリ３６は、本体アセンブリ１２の下部ハウジング２０に対して、配管８０の径方向に変位可能に支持されるので、配管８０の軸ずれが可及的に防止される。

また、クランププレート９２は、締付ねじ７２の大径軸部７２ｃが螺合可能なねじ孔９６を有するので、締付ねじ７２を回動する際の作業性が向上するほか、締付ねじ７２の紛失を防止できる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態に係る超音波流量センサ１００について、図１２～図１７を参照しながら説明する。なお、第３実施形態に係る超音波流量センサ１００において、上述した超音波流量センサ１０、９０と同一または同等の構成要素に同一の参照符号を付して詳細な説明を省略する場合がある。

図１６に示されるように、クランプアセンブリ１０２は、クランプボデイ１０４およびクランプバンド５８を含む。図１５に示されるように、クランプボデイ１０４は、矩形状の第１壁部１０６と、第１壁部１０６の一方の長辺に相当する端縁から下方に延びる一対の第２壁部１０８と、第１壁部１０６の他方の長辺に相当する端縁から下方に延びる第３壁部１１０とを備える。第３壁部１１０は、下部ハウジング２０の支持部３０の端面３０ｂに当接する。第２壁部１０８に連なる第４壁部１１２は、クランプバンド５８の内側に当接する。第３壁部１１０に連なる一対の第５壁部１１４は、傾斜平面１１４ａを有する（図１３参照）。一対の傾斜平面１１４ａは、配管８０を受容する凹部４０を構成する。

第１壁部１０６は、厚み方向に貫通する挿通孔１０６ａと、厚み方向に貫通するねじ孔１０６ｂとを有する。第１壁部１０６の下面は、クッション材３４および下部ハウジング２０の支持部３０の上面３０ａに当接可能である。クランプボデイ１０４は、第１壁部１０６を備えることによって、上述した超音波流量センサ９０におけるクランププレート９２の機能を兼ね備えている。クランプボデイ１０４は、第２壁部１０８に連なる係合片１０８ａを備え、係合片１０８ａは、第３壁部１１０に向かって延びる（図１５参照）。

カプラントホルダ１１６は、固定ねじ１１７によって下部ハウジング２０に固定される（図１４参照）。カプラントホルダ１１６は、Ｘ方向の両端から延びる延出部１１６ａと、各延出部１１６ａから上方に延びる一対の係合片１１６ｂとを備える。クランプボデイ１０４の第２壁部１０８は、カプラントホルダ１１６の係合片１１６ｂと下部ハウジング２０の側面２０ｂとの間に差し込まれる。クランプボデイ１０４の係合片１０８ａは、カプラントホルダ１１６の係合片１１６ｂと下部ハウジング２０の支持部３０との間に差し込まれる。カプラントホルダ１１６の延出部１１６ａは、下方に突出する突起部１１６ｃを備え、突起部１１６ｃは、配管８０と向き合う。突起部１１６ｃの下端は、第１経路部材２２の下面および第２経路部材２４の下面よりも上方に位置する。

クランプバンド５８のバンド部６０は、第１曲折部６０ａおよび第２曲折部６０ｂを有する。第１曲折部６０ａから第１固定部６２までの距離は、バンド部６０の第２曲折部６０ｂから第２固定部６４までの距離よりも長い。クランプバンド５８は、連結ねじ７０によってクランプボデイ１０４に連結される。連結ねじ７０は、クランプボデイ１０４の第１壁部１０６の挿通孔１０６ａに挿通され、クランプバンド５８の第１固定部６２のねじ孔６６に螺合される。これにより、クランプボデイ１０４の第１壁部１０６は、連結ねじ７０の頭部７０ａとクランプバンド５８の第１固定部６２との間で挟持される。

締付ねじ７２の大径軸部７２ｃは、クランプバンド５８の第２固定部６４のねじ孔６６に螺合する。締付ねじ７２の頭部７２ａがクランプボデイ１０４の第１壁部１０６に当接した状態で、締付ねじ７２が螺進方向に回動すると、クランプバンド５８の第２固定部６４は、クランプボデイ１０４に対して上方に変位する。第２固定部６４の上方への変位が大きいほど、クランプボデイ１０４とクランプバンド５８で配管８０を締め付ける力が大きくなる。

クランプボデイ１０４については、第５壁部１１４の配置が異なる第１クランプボデイ１０４－１および第２クランプボデイ１０４－２の２種類が用意されている。第５壁部１１４の配置を異ならせるのは、第５壁部１１４の傾斜平面１１４ａに当接する配管８０の径が異なっても、配管８０の上端から第１壁部１０６までの長さを同じにするためである。図１３および図１７を参照すると理解されるように、本実施形態では、第２クランプボデイ１０４－２の第５壁部１１４は、第１クランプボデイ１０４－１の第５壁部１１４よりも上方寄りに配置されている。クランプバンド５８については、バンド部６０の長さが短い第１クランプバンド５８－１と、バンド部６０の長さが長い第２クランプバンド５８－２の２種類が用意されている（図１７参照）。

超音波流量センサ１００を第１配管８０－１に取り付ける場合は、第１クランプボデイ１０４－１および第１クランプバンド５８－１を使用する。まず、連結ねじ７０を第１クランプボデイ１０４－１の第１壁部１０６の挿通孔１０６ａに挿通し、第１クランプバンド５８－１の第１固定部６２のねじ孔６６に螺合する。第１壁部１０６が連結ねじ７０の頭部７０ａと第１固定部６２との間で挟持されるまで連結ねじ７０を螺進方向に回動することにより、第１固定部６２が第１クランプボデイ１０４－１に固定される。締付ねじ７２の大径軸部７２ｃを第１壁部１０６のねじ孔１０６ｂに螺合しておくとよい。

次に、第１クランプボデイ１０４－１の第２壁部１０８をカプラントホルダ１１６の係合片１１６ｂと下部ハウジング２０の側面２０ｂとの間に差し込むとともに、第１クランプボデイ１０４－１の係合片１０８ａをカプラントホルダ１１６の係合片１１６ｂと下部ハウジング２０の支持部３０との間に差し込む。このとき、第１クランプボデイ１０４－１の第３壁部１１０は、下部ハウジング２０の支持部３０の端面３０ｂに当接する。すなわち、第２壁部１０８がカプラントホルダ１１６の係合片１１６ｂと下部ハウジング２０の側面２０ｂとの間に差し込まれ、かつ、第３壁部１１０が下部ハウジング２０の支持部３０の端面３０ｂに当接する。これにより、クランプアセンブリ１０２が下部ハウジング２０に対してＸ方向に変位することが抑制される。この場合、下部ハウジング２０に対するクランプアセンブリ１０２のＸ方向の変位が僅かに許容されてもよい。

第１配管８０－１を一対の第１クランプバンド５８－１の内側に挿通した後、締付ねじ７２を第１クランプバンド５８－１の第２固定部６４のねじ孔６６に螺合する。締付ねじ７２の頭部７２ａが第１クランプボデイ１０４－１の第１壁部１０６に当接した後、さらに締付ねじ７２を回動する。第１配管８０－１は、第１クランプボデイ１０４－１に対して上方に変位し、第１クランプボデイ１０４－１の凹部４０と第１クランプバンド５８－１のバンド部６０との間で挟持される。下部ハウジング２０の支持部３０の上面３０ａは、第１クランプボデイ１０４－１の第１壁部１０６に当接し、第１経路部材２２および第２経路部材２４は、カプラント７４を介して第１配管８０－１と所定の圧力で接触する。

締付ねじ７２を回動して第１クランプボデイ１０４－１と第１クランプバンド５８－１との間で第１配管８０－１を挟持する作業において、下部ハウジング２０を第１配管８０－１に対して傾斜させようとする力が働く場合がある。すなわち、一対のクランプアセンブリ１０２のうち一方のみについて締付ねじ７２の回動を進めると、下部ハウジング２０の一対の支持部３０のうち、当該クランプアセンブリ１０２に近接する支持部３０のみが第１配管８０－１に接近しようとする。この場合、当該支持部３０に近接するカプラントホルダ１１６の延出部１１６ａに形成された突起部１１６ｃが第１配管８０－１に当接する。このため、下部ハウジング２０の傾斜が抑制される。

超音波流量センサ１００を第２配管８０－２に取り付ける場合は、第２クランプボデイ１０４－２および第２クランプバンド５８－２を使用する。その作業手順は、超音波流量センサ１００を第１配管８０－１に取り付ける場合と同様である。

本実施形態に係る超音波流量センサ１００によれば、締付ねじ７２によってクランプバンド５８で配管８０を締め付けるだけで、本体アセンブリ１２をクランプアセンブリ３６とともに一体的に配管８０に取り付けることができる。また、クランプアセンブリ３６は、本体アセンブリ１２の下部ハウジング２０に対して、配管８０の径方向に変位可能に支持されるので、配管８０の軸ずれが可及的に防止される。

また、第１壁部１０６は、締付ねじ７２の大径軸部７２ｃが螺合可能なねじ孔１０６ｂを有するので、締付ねじ７２を回動する際の作業性が向上するほか、締付ねじ７２の紛失を防止できる。また、クランプボデイ１０４がクランププレート９２の機能を兼ねる第１壁部１０６を備えるので、クランプアセンブリ１０２の組立て作業が簡単である。

本発明に係る超音波流量センサは、上述した実施形態に限らず、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。

１０、９０、１００…超音波流量センサ １２…本体アセンブリ
２０…下部ハウジング（ハウジング） ２０ａ…底面
２２…第１経路部材（経路部材） ２４…第２経路部材（経路部材）
２６…第１超音波素子（超音波素子） ２８…第２超音波素子（超音波素子）
３２…係合ピン ３４…クッション材
３６、１０２…クランプアセンブリ ３８、１０４…クランプボデイ
４０…凹部 ４０ａ、４０ｂ、１１４ａ…傾斜平面
４６…係合溝 ４８、９２…クランププレート
４８ａ…第１当接面 ４８ｂ…第２当接面
５０…係合孔 ５２…スリット
５８…クランプバンド ６０…バンド部
６２…第１固定部 ６４…第２固定部
６８…溝部 ７２…締付ねじ
７２ａ…頭部 ７２ｂ…小径軸部
７２ｃ…大径軸部 ７４…カプラント
７６、１１６…カプラントホルダ ７８…係合爪
８０…配管 ９６…ねじ孔
１０６…第１壁部 １０８…第２壁部
１１０…第３壁部 １１６ａ…延出部
１１６ｂ…係合片 １１６ｃ…突起部

Claims (16)

1. 配管の外側に取り付けられる超音波流量センサであって、
   本体アセンブリと前記本体アセンブリの両端に配置されるクランプアセンブリによって構成され、前記本体アセンブリは超音波素子を収容するハウジングを備え、前記クランプアセンブリはクランプバンドを備え、
   前記クランプアセンブリは、前記ハウジングに対して、前記配管の径方向に変位可能に支持される超音波流量センサ。
2. 請求項１記載の超音波流量センサにおいて、
   前記クランプアセンブリはクランプボデイを備え、前記クランプバンドは、可撓性を有するバンド部、前記バンド部の一端に接続される第１固定部および前記バンド部の他端に接続される第２固定部を備え、前記配管は前記クランプボデイと前記バンド部で挟持され、前記第１固定部は前記クランプボデイに固定され、前記第２固定部は前記クランプボデイに対して位置変更可能に取り付けられる超音波流量センサ。
3. 請求項２記載の超音波流量センサにおいて、
   前記クランプボデイは、前記配管を受容する凹部を有し、前記凹部を構成する２つの傾斜平面上で前記配管に当接する超音波流量センサ。
4. 請求項２記載の超音波流量センサにおいて、
   前記クランプアセンブリはクランププレートを備え、締付ねじの頭部が前記クランププレートに当接した状態で前記締付ねじが前記クランプバンドの前記第２固定部に螺進することで、前記クランプボデイに対する前記第２固定部の位置が変更される超音波流量センサ。
5. 請求項４記載の超音波流量センサにおいて、
   前記ハウジングは係合ピンを備え、前記クランププレートは、前記係合ピンが挿入される係合孔を有する超音波流量センサ。
6. 請求項４記載の超音波流量センサにおいて、
   前記クランププレートの一方の面は、一様な平面であって、前記ハウジングと当接可能な第１当接面を構成し、前記クランププレートの他方の面は、所定の領域で厚みを増すことで、前記ハウジングと当接可能な第２当接面を有する超音波流量センサ。
7. 請求項４記載の超音波流量センサにおいて、
   前記クランププレートの両面は一様な平面である超音波流量センサ。
8. 請求項２記載の超音波流量センサにおいて、
   前記クランプボデイの第１壁部は、前記ハウジングに当接し、締付ねじの頭部が前記第１壁部に当接した状態で、前記締付ねじが前記クランプバンドの前記第２固定部に螺進することで、前記クランプボデイに対する前記第２固定部の位置が変更される超音波流量センサ。
9. 請求項８記載の超音波流量センサにおいて、
   前記超音波素子が取り付けられた経路部材は、カプラントを介して前記配管と接触し、前記カプラントは、カプラントホルダによって前記ハウジングに取り付けられ、前記クランプボデイの第２壁部が前記カプラントホルダの係合片と前記ハウジングとの間に差し込まれ、前記クランプボデイの第３壁部が前記ハウジングに当接する超音波流量センサ。
10. 請求項９記載の超音波流量センサにおいて、
    前記カプラントホルダの端部から延びる延出部は、前記配管と向き合う突起部を備える超音波流量センサ。
11. 請求項４記載の超音波流量センサにおいて、
    前記クランププレートに当接するクッション材が前記ハウジングに取り付けられる超音波流量センサ。
12. 請求項４記載の超音波流量センサにおいて、
    前記締付ねじは、前記頭部に連なる小径軸部および前記小径軸部に連なる大径軸部を有し、前記大径軸部には雄ねじが形成され、前記クランププレートは、前記小径軸部を挿入可能なスリットを有し、前記頭部および前記大径軸部の外径は、前記スリットの幅より大きい超音波流量センサ。
13. 請求項４記載の超音波流量センサにおいて、
    前記締付ねじは、前記頭部に連なる小径軸部および前記小径軸部に連なる大径軸部を有し、前記大径軸部には雄ねじが形成され、前記クランププレートは、前記大径軸部が螺合可能なねじ孔を有する超音波流量センサ。
14. 請求項２記載の超音波流量センサにおいて、
    前記第２固定部は、工具の先端を挿入可能な溝部を有する超音波流量センサ。
15. 請求項１記載の超音波流量センサにおいて、
    前記超音波素子が取り付けられた経路部材は、カプラントを介して前記配管と接触する超音波流量センサ。
16. 請求項１５記載の超音波流量センサにおいて、
    前記クランプアセンブリはクランプボデイを備え、前記カプラントは、カプラントホルダによって前記ハウジングに取り付けられ、前記カプラントホルダは係合爪を備え、前記クランプボデイは、前記係合爪が挿入される係合溝を有する超音波流量センサ。

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