JP4707088B2

JP4707088B2 - 超音波流量計

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Publication number: JP4707088B2
Application number: JP2005025045A
Authority: JP
Inventors: 豊田中; 善久佐藤
Original assignee: Aichi Tokei Denki Co Ltd
Current assignee: Aichi Tokei Denki Co Ltd
Priority date: 2004-04-27
Filing date: 2005-02-01
Publication date: 2011-06-22
Anticipated expiration: 2025-02-01
Also published as: JP2005338055A

Description

本発明は、液体が内側に流される流路構成壁に１対の超音波センサが取り付けられ、それら超音波センサの間で送受信される超音波の伝播時間に基づいて液体の流量を計測する超音波流量計に関する。

従来の超音波流量計として、図８に示すように、全体がほぼ同じ肉厚のパイプ１の外面にブラケット２を固定し、そのブラケット２に１対の超音波センサ３，３を取り付けたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。また、別の種類の従来の超音波流量計として、図９に示すように、パイプ４の周壁に形成した１対の貫通孔５，５に超音波センサ６，６を嵌合固定したものも知られている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００２−３６５１０６号公報（段落［００２８］、第２図）独国特許公報ＤＥ１００４７３８３Ｃ１（ＦＩＧ１）

ところで、上記したようにブラケット２を用いて超音波センサ３をパイプ１の外面に取り付けた超音波流量計では、超音波がパイプ１の壁部及びブラケット２を通過する際の特性がばらつくと共に、超音波が縦波及び横波になってパイプ１の壁部を伝播して受信側の超音波センサ３に到達することがあり、このため計測精度を向上させることが困難であった。また、パイプ４に形成した貫通孔５，５に超音波センサ６，６を嵌合固定したものでは、超音波センサ６の振動面６Ａがパイプ４の内面に露出して液体に接触するので、信頼性を向上させ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、信頼性が高くかつ計測精度を向上させ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、液体が内側に流される流路構成壁に少なくとも１対の超音波センサが取り付けられ、それら超音波センサの間で送受波される超音波の伝播時間に基づいて液体の流量を計測する超音波流量計において、流路構成壁からその内側に向かって立ち上がった薄肉筒壁の先端に薄肉底壁を備えかつ薄肉筒壁の基端側が流路構成壁の外面に開放した一端有底筒形のセンサ収容薄肉部を設け、センサ収容薄肉部の薄肉筒壁及び薄肉底壁を、流路構成壁の全体より薄肉とし、超音波センサをセンサ収容薄肉部内に配置して、超音波センサの振動面を薄肉底壁に密着させると共に、流路構成壁の内面に凹部を陥没形成し、その凹部の奥面からセンサ収容薄肉部の薄肉筒壁を立ち上げ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、センサ収容薄肉部の先端面を、流路構成壁の内面における凹部の開口周辺部分と面一にしたところに特徴を有する。

請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の超音波流量計において、超音波センサは、一端有底筒形のセンサケースと、そのセンサケースの底壁の内面に固着された圧電振動子とを備えてなり、センサケースの底壁の外面が、超音波センサの振動面をなし、流路構成壁に着脱可能に固定されて、センサケースのうち底壁と反対側の端部に当接し、センサケースの底壁の外面を、薄肉底壁に密着させるセンサ保持部材を設け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、センサケースの底壁又は薄肉底壁の少なくとも何れか一方には、ゲル状の密着剤が塗布されているところに特徴を有する。

請求項５の発明は、請求項３又は４に記載の超音波流量計において、センサケースの筒壁と薄肉筒壁とを離間させたところに特徴を有する。

請求項６の発明は、請求項１乃至５の何れかに記載の超音波流量計において、薄肉筒壁に振動エネルギーを吸収するための弾性材料からなる筒体を嵌合したところに特徴を有する。

請求項７の発明は、請求項１乃至６の何れかに記載の超音波流量計において、薄肉底壁のうち超音波センサと反対側の送受信面は、そこで受けた超音波をその超音波の発信元と異なる方向に反射させるように湾曲又は傾斜したところに特徴を有する。

請求項８の発明は、請求項１乃至７の何れかに記載の超音波流量計において、センサ収容薄肉部を銅系又は鉄系の金属で構成すると共に、薄肉底壁の厚さを０．３〜５ｍｍとし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７の何れかに記載の超音波流量計において、センサ収容薄肉部を合成樹脂で構成すると共に、薄肉底壁の厚さを０．５〜５ｍｍとし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、薄肉底壁のうち１対の超音波センサ同士を繋ぐ軸線上の厚さを、超音波センサが出力する超音波の波長の１／４の整数倍としたところに特徴を有する。
請求項１１の発明に係る超音波流量計は、液体が内側に流される流路構成壁に少なくとも１対の超音波センサが取り付けられ、それら超音波センサの間で送受波される超音波の伝播時間に基づいて液体の流量を計測する超音波流量計において、流路構成壁からその内側に向かって立ち上がった薄肉筒壁の先端に薄肉底壁を備えかつ薄肉筒壁の基端側が流路構成壁の外面に開放した一端有底筒形のセンサ収容薄肉部を設け、センサ収容薄肉部の薄肉筒壁及び薄肉底壁を、流路構成壁の全体より薄肉とし、超音波センサをセンサ収容薄肉部内に配置して、超音波センサの振動面を薄肉底壁に密着させると共に、薄肉筒壁に振動エネルギーを吸収するための弾性材料からなる筒体を嵌合したところに特徴を有する。

［請求項１，８，９の発明］
本発明に係る超音波流量計によれば、センサ収容薄肉部を、流路構成壁から立ち上げたことで、センサ収容薄肉部が流路構成壁から区別され、センサ収容薄肉部の肉厚の寸法管理が容易になる。これにより、超音波センサの振動面が密着する薄肉底壁の厚さの寸法精度を向上させることが可能になる。そして、その薄肉底壁を、流路構成壁全体より薄肉にしたので、従来のように全体がほぼ同じ肉厚のパイプの外面にブラケットを介して超音波センサが取り付けられたものより、超音波センサの振動面から液体までの距離を短くすることができ、超音波の減衰を抑えて計測精度を向上させることができる。具体的には、センサ収容薄肉部を銅系又は鉄系の金属で構成した場合には、薄肉底壁の厚さを０．３〜５ｍｍの所定の寸法にすることで、計測精度を従来より効果的に向上させることができる（請求項８の発明）。また、センサ収容薄肉部を合成樹脂で構成した場合には、薄肉底壁の厚さを０．５〜５ｍｍの所定の寸法とすることで、計測精度を従来より効果的に向上させることができる（請求項９の発明）。しかも、本発明に係る超音波流量計では、センサ収容薄肉部の薄肉筒壁を、流路構成壁の全体より薄肉としたことで、超音波によって生じた縦波及び横波が、薄肉筒壁を伝播し難くなる。即ち、一方の超音波センサが出力した超音波が、流路構成壁を通して他方の超音波センサ側に伝播し難くなる。この点においても、従来より計測精度を向上させることができる。また、超音波センサの振動面が液体に直に接触しないので信頼性も高い。

さらに本発明の超音波流量計では、流路構成壁の内面に陥没形成された凹部内にセンサ収容薄肉部が配置されて保護される。

［請求項２の発明］
請求項２の超音波流量計では、センサ収容薄肉部の先端面が、流路構成壁の内面における凹部の開口周辺部分と面一であるので、センサ収容薄肉部の近傍を液体がスムーズに流れ、計測精度が向上する。

［請求項３の発明］
請求項３の超音波流量計では、センサ保持部材によって超音波センサがセンサ収容薄肉部内に抜け止めされると共に、超音波センサの振動面をセンサ収容薄肉部の薄肉底壁に確実に密着させることができる。

［請求項４の発明］
請求項４の超音波流量計では、センサケースの底壁又は薄肉底壁の少なくとも何れか一方に、ゲル状の密着剤が塗布されているので密着度が増す。

［請求項５の発明］
請求項５の超音波流量計によれば、センサケースの筒壁から薄肉筒壁に超音波が伝播することを規制することができる。

［請求項６の発明］
請求項６の超音波流量計では、薄肉筒壁に嵌合された弾性材料からなる筒体により、薄肉筒壁に伝わる振動エネルギーが吸収され、流路構成壁側に超音波が伝播することを規制することができる。

［請求項７の発明］
請求項７の超音波流量計では、薄肉底壁の送受信面を湾曲又は傾斜させたことで、そこで受けた超音波をその超音波の発信元と異なる方向に反射させることができる。これにより、１対の超音波センサの間で超音波が複数回往復してノイズになることが防がれる。

［請求項１０の発明］
請求項１０の超音波流量計のように、薄肉底壁のうち前記１対の超音波センサ同士を繋ぐ軸線上の厚さを、超音波センサが出力する超音波の波長の１／４の整数倍としたことで、超音波が薄肉底壁を通過し易くなり、計測精度を従来より向上させることができる。
［請求項１１の発明］
本発明に係る超音波流量計によれば、センサ収容薄肉部を、流路構成壁から立ち上げたことで、センサ収容薄肉部が流路構成壁から区別され、センサ収容薄肉部の肉厚の寸法管理が容易になる。これにより、超音波センサの振動面が密着する薄肉底壁の厚さの寸法精度を向上させることが可能になる。そして、その薄肉底壁を、流路構成壁全体より薄肉にしたので、従来のように全体がほぼ同じ肉厚のパイプの外面にブラケットを介して超音波センサが取り付けられたものより、超音波センサの振動面から液体までの距離を短くすることができ、超音波の減衰を抑えて計測精度を向上させることができる。さらに、薄肉筒壁に嵌合された弾性材料からなる筒体により、薄肉筒壁に伝わる振動エネルギーが吸収され、流路構成壁側に超音波が伝播することを規制することができる。

［第１実施形態］
以下、本発明の一実施形態を図１及び図２に基づいて説明する。本実施形態の超音波流量計１０に備えたメーターボディ１１は、図１に示すように両端有底の外筒部１２の内側に両端開放の内筒部１３を備えた構造になっている。外筒部１２の側面からは相異なる方向に管連結部１５，１５が延びており、これら管連結部１５，１５に配管５０，５０が連結され、配管５０，５０を流れる液体がメーターボディ１１内を通過する。

内筒部１３は、外筒部１２の軸心部に配置されている。また、内筒部１３の両端の開口部１３Ａ，１３Ｂは、外筒部１２の両端に備えた端部壁１４，１４に所定の間隔を空けて対向している。

外筒部１２と内筒部１３とは区画壁１６によって一体化されている。区画壁１６は外筒部１２の内周面と、内筒部１３の外周面との間を連絡すると共に、それら外筒部１２及び内筒部１３の全周に亘って形成され、メーターボディ１１内の空間を内筒部１３の一端側の開口部１３Ａと一方の管連結部１５とを含んだ領域と、内筒部１３の他端側の開口部１３Ｂと他方の管連結部１５とを含んだ領域とに区画している。これにより、一方の管連結部１５からメーターボディ１１内に流れ込んだ液体は、全て内筒部１３を通過し、他方の管連結部１５からメーターボディ１１の外に排出される。

本実施形態では、外筒部１２及び各端部壁１４，１４が本発明に係る「流路構成壁」に相当し、各端部壁１４，１４に超音波センサ３０，３０が取り付けられている。具体的には、各端部壁１４の外面の中心部からは、エンボス２１が突出形成されている。端部壁１４の内面には、エンボス２１の外径より小さな内径を有する凹部２２が形成されている。凹部２２の奥面の中心部からは、円筒状の薄肉筒壁２４が起立し、その薄肉筒壁２４の先端が薄肉底壁２５によって閉じられ、さらに、薄肉筒壁２４の基端側は、端部壁１４の外面（詳細には、エンボス２１の端面）に開放している。また、薄肉底壁２５のうち液体に接触する面は、端部壁１４における凹部２２の開口周縁部と面一になっている。さらに、両センサ収容薄肉部２６，２６の薄肉底壁２５，２５は、内筒部１３の内部空間を間に挟んで対向している。そして、これら薄肉筒壁２４と薄肉底壁２５とからなる一端有底筒形のセンサ収容薄肉部２６の内側に超音波センサ３０が収容されている。

ところで、端部壁１４を含めてメーターボディ１１全体は、例えば青銅などの銅系金属又は、例えばステンレスなどの鉄系金属で構成されており、センサ収容薄肉部２６は、端部壁１４の一部を例えば切削加工してなる。ここで、本実施形態では、上述の如くセンサ収容薄肉部２６を端部壁１４から立ち上げた構造としたことで、センサ収容薄肉部２６が端部壁１４全体から区別され、センサ収容薄肉部２６の肉厚の寸法管理が容易になる。そして、センサ収容薄肉部２６が、端部壁１４全体に比べて薄肉構造になるように端部壁１４が切削加工されている。具体的には、図２に示すように、端部壁１４の全体の肉厚ｔ３は、例えば、５〜１０ｍｍであるのに対し、センサ収容薄肉部２６の薄肉筒壁２４の肉厚ｔ２と薄肉底壁２５の肉厚ｔ１とは、共に０．３〜５ｍｍの所定の寸法になっている。また、薄肉底壁２５の肉厚ｔ１は、超音波センサ３０が出力する超音波の波長λに対して、４分の１の整数倍になるように設定されている。
なお、本実施形態のようにセンサ収容薄肉部２６を端部壁１４全体から区別したことで、両センサ収容薄肉部２６，２６の薄肉底壁２５，２５同士の間隔の寸法精度も向上させることができる。

超音波センサ３０は、図２に示すように、センサケース４０に圧電振動子４５を収容してなる。センサケース４０は、一端有底の円筒状をなし、そのセンサケース４０の底壁４２に圧電振動子４５の振動面４６が固着されている。これにより、圧電振動子４５が作動すると、超音波センサ３０のうちセンサケース４０の底壁４２から超音波が出力される。即ち、超音波センサ３０のうちセンサケース４０における底壁４２の外面が、本発明に係る超音波センサ３０の振動面３６になっている。なお、圧電振動子４５の電線３１，３１はセンサケース４０の端部開口から外側に延ばされると共に、圧電振動子４５を覆うようにセンサケース４０内には充填剤３２が充填されている。また、圧電振動子４５の電線３１，３１は、図示しない信号処理回路に接続されている。

センサケース４０の筒壁４１には、その外面先端寄り位置から側方にフランジ部４３が張り出している。そして、センサケース４０の外面のうち筒壁４１及びフランジ部４３の一端面に亘って例えばシリコーン系のグリス３７が塗布されている。なお、図２には、グリス３７が強調されて示されている。

超音波センサ３０は、センサ保持部材２８によりセンサ収容薄肉部２６内に抜け止めされている。センサ保持部材２８は、円板の中心部に貫通孔２８Ａを形成してなり、その円板部分がボルトＢにてエンボス２１の端面に固定されている。センサ保持部材２８のうち貫通孔２８Ａの開口縁２８Ｂから若干外側に離れた位置には、その貫通孔２８Ａと同心の円環突部２９が突出形成されている。そして、この円環突部２９がセンサ収容薄肉部２６内に嵌合し、その円環突部２９の内側に超音波センサ３０におけるセンサケース４０の開口側端部が嵌合している。これにより、センサケース４０がセンサ収容薄肉部２６に芯だしされかつ筒壁４１及びフランジ部４３がセンサ収容薄肉部２６の薄肉筒壁２４から離間した状態に保持されている。

超音波センサ３０のうちセンサケース４０の開口側の端面は、円環突部２９の内側で貫通孔２８Ａの開口縁２８Ｂに当接している。これにより、超音波センサ３０が前述の如く抜け止めされかつ超音波センサ３０の振動面３６が、グリス３７を介してセンサ収容薄肉部２６の薄肉底壁２５に密着している。

なお、本実施形態では、センサケース４０の底壁４２と薄肉底壁２５との密着度が増すためにグリス３７を使用したが、例えば、センサケース４０の底壁４２と薄肉底壁２５との当接面を共に鏡面仕上げして密着させてもよい。

次に、上記構成からなる本実施形態の作用・効果を説明する。
超音波流量計１０が配管５０に連結されると、その配管５０内を流れる液体が、メーターボディ１１内を通過する。ここで、本実施形態の超音波流量計１０では、超音波センサ３０がセンサ収容薄肉部２６に保護され、メーターボディ１１内に露出していないので、液体の静圧が超音波センサ３０に直にかかることがなくなり、超音波センサ３０の保護が図られる。

メーターボディ１１の内部の液体は、内筒部１３に案内されて一方の超音波センサ３０から他方の超音波センサ３０に向かって流れる。しかしながら、超音波センサ３０はセンサ収容薄肉部２６に保護されているので、液体の動圧が超音波センサ３０に直にかかることはない。また、センサ収容薄肉部２６は、凹部２２内に配置されて保護されているので、センサ収容薄肉部２６に過度の動圧がかかることが防がれる。しかも、センサ収容薄肉部２６の先端面が、凹部２２の開口周辺部分と面一であるので、センサ収容薄肉部２６の近傍を液体がスムーズに流れる。そして、超音波流量計１０が作動すると、一方の超音波センサ３０から発信した超音波が他方の超音波センサ３０に受信される迄の時間と、他方の超音波センサ３０から発信した超音波が一方の超音波センサ３０に受信される迄の時間との差が信号処理回路（図示せず）によって求められ、その差に基づいて液体の流速・流量が演算される。

ここで、一方の超音波センサ３０が発信した超音波が他方の超音波センサ３０に到達するまでの間には、その超音波は、一方の超音波センサ３０を収容したセンサ収容薄肉部２６の薄肉底壁２５、液体、他方の超音波センサ３０を収容したセンサ収容薄肉部２６の薄肉底壁２５を伝播する。ここで、本実施形態の超音波流量計１０では、薄肉底壁２５がメーターボディ１１の端部壁１４全体より薄肉であるから、従来のように全体がほぼ同じ肉厚のパイプの外面にブラケットを介して超音波センサが取り付けられたものより、超音波センサ３０の振動面３６から液体までの距離が短くなる。これにより、超音波の減衰が抑えられ、計測精度を向上させることができる。しかも、センサ収容薄肉部２６の薄肉筒壁２４を、メーターボディ１１の端部壁１４全体より薄肉としたことで、超音波によって生じた縦波及び横波が、薄肉筒壁２４を伝播し難くなる。また、凹部２２の底部（図１の符号２３参照）の肉厚も端部壁１４全体に比べて薄肉なので、この凹部２２の底部においても縦波及び横波の伝播が規制される。これらにより、一方の超音波センサ３０が出力した超音波が、メーターボディ１１の端部壁１４を通して他方の超音波センサ３０側に伝播し難くなる。また、センサケース４０の筒壁４１と薄肉筒壁２４とが離間しているので、それらセンサケース４０の筒壁４１と薄肉筒壁２４との間を超音波が伝播することを規制することができる。この点においても、従来より計測精度を向上させることができる。また、上述の如く超音波センサ３０の振動面３６が液体に直に接触しないので信頼性も高い。

なお、上記した本実施形態と同じ構成の超音波流量計１０において、センサ収容薄肉部２６の内径を例えば１７ｍｍとし、薄肉筒壁２４及び薄肉底壁２５の肉厚を０．３〜５ｍｍの範囲における任意の寸法にして有限要素法にて超音波の伝達効率を調べたところ、従来のように全体がほぼ同じ肉厚のパイプの外面にブラケットを介して超音波センサが取り付けられたものに比べて、一方から他方の超音波センサ３０に超音波を効率良く伝播することができるという結果を得た。

［第２実施形態］
本実施形態は、図３に示されており、センサ収容薄肉部２６における薄肉底壁２５の形状のみが前記第１実施形態と異なる。即ち、本実施形態のセンサ収容薄肉部２６の薄肉底壁２５は、液体に接触する側の送受信面２５Ａ（即ち、薄肉底壁２５のうち超音波センサ３０の反対側の面）が、丸みを帯びて膨出した形状になっている。また、この超音波流量計１０は、一方から他方の超音波センサ３０に向けて超音波を所定の間隔を空けて複数回に分けて発信して、両超音波センサ３０，３０の間の到達時間の平均値を求める、所謂、シングアラウンド方式で信号処理を行っている。

ところで、一方の超音波センサ３０が発信した超音波は、他方の超音波センサ３０が密着した薄肉底壁２５の送受信面２５Ａで反射し得る。そして、その反射した超音波が超音波センサ３０，３０の間で複数回往復して超音波センサ３０に受信されるとノイズになる。しかしながら、本実施形態では、薄肉底壁２５の送受信面２５Ａが丸みを帯びて膨出した形状になっているので、そこで反射した超音波は、発信元と異なる方向を向く。これにより、両超音波センサ３０，３０の間で超音波が複数回往復すことが防がれ、ノイズの発生を防ぐことができる。
なお、図３には、本実施形態と第１実施形態との間で同一の部位に同一の符号が付されている。

［第３実施形態］
本実施形態は、図４に示されている。以下、第１実施形態と異なる構成に関してのみ説明すると、本実施形態のメーターボディ１１における端部壁１４には、前記第１実施形態のエンボス２１が形成されておらず、センサ収容薄肉部２６は、端部壁１４における凹部２２の奥面から立ち上がり、かつセンサ収容薄肉部２６の先端部が凹部２２の開口から突出した構造になっている。このような構成とすることで、端部壁１４の形状を簡素化することができる。
なお、図４には、本実施形態と第１実施形態との間で同一の部位に同一の符号が付されている。

［第４実施形態］
本実施形態は、図５に示されている。以下、第２実施形態と異なる構成に関してのみ説明すると、本実施形態のメーターボディ１１の端部壁１４には凹部２２が形成されておらず、端部壁１４の内面１４Ａからセンサ収容薄肉部２６が起立している。これに対応してセンサ保持部材２８には、前記第１実施形態の円環突部２９より長い円環突部２９Ａが備えられ、その円環突部２９の内縁部に形成された段差部２９Ｂに超音波センサ３０の端部に当接している。さらに、センサ収容薄肉部２６の外周面にゴム製の筒体３９が嵌合されている。本実施形態の構成によれば、前記第３実施形態より、さらに端部壁１４の形状を簡素化することができる。また、筒体３９により、薄肉筒壁２４に伝わる振動エネルギーが吸収され、メーターボディ１１の端部壁１４側に超音波が伝播することを規制することができる。
なお、図５には、本実施形態と第２実施形態との間で同一の部位に同一の符号が付されている。

［第５実施形態］
本実施形態の超音波流量計６０は、図６に示されている。以下、第１実施形態と異なる構成に関してのみ説明し、同一の構成に関しては同一符号を付して重複した説明は省略する。

本実施形態の超音波流量計６０のメーターボディ６１は、金属製のボディ本体６２に、絶縁性合成樹脂製の１対のセンサ保持キャップ６９，６９を組み付けてなる。ボディ本体６２は、主幹パイプ６３から１対の分岐パイプ６４，６４を斜めに張り出した構造になっている。これら分岐パイプ６４，６４は、主幹パイプ６３の中心軸に斜めに交差する軸線に沿って設けられている。そして、分岐パイプ６４，６４と主幹パイプ６３とが連通し、各分岐パイプ６４，６４の端部がセンサ保持キャップ６９，６９にて塞がれている。

センサ保持キャップ６９は、筒部６６の一端からフランジ６７を張り出した構造をなし、筒部６６が分岐パイプ６４の内側に嵌合され、フランジ６７が分岐パイプ６４の端面にボルトＢにて固定されている。

筒部６６の長手方向の途中部分からは内側に円板６８が張り出され、この円板６８から主幹パイプ６３側に向けて前記第１実施形態で説明したセンサ収容薄肉部２６が立ち上がっている。このセンサ収容薄肉部２６の基端部は、筒部６６内でメーターボディ６１の外側に向かって開放しており、その開放口からセンサ収容薄肉部２６内に超音波センサ３０が収容され、センサ保持部材６５にて抜け止めされている。センサ保持部材６５は円盤状をなし、筒部６６内に例えば接着剤にて固定されている。センサ保持部材６５の中心には超音波センサ３０の電線３１を引き出すための貫通孔６５Ａが形成され、その貫通孔６５Ａの開口縁からは、超音波センサ３０をセンサ収容薄肉部２６内に芯だしするための円環突部２９が突出形成されている。また、センサ収容薄肉部２６の端面は、筒部６６の端面と面一になっており、センサ収容薄肉部２６と筒部６６との間は凹部２２になっている。

本実施形態の構成によれば、第１実施形態と同様の作用効果を奏すると共に、センサ収容薄肉部２６が絶縁性合成樹脂で構成されているので、超音波センサ３０に対する電気的なノイズを防ぐことができる。

なお、本実施形態のセンサ収容薄肉部２６は、合成樹脂製であるので、前記第１実施形態の金属製の場合と異なり、薄肉底壁２５の厚さを例えば０．５〜５ｍｍの所定の寸法とすることが好ましい。

［第６実施形態］
本実施形態の超音波流量計７０は、図７に示されている。この超音波流量計７０のメーターボディ７１は、中間部分が絞られたパイプ７２の両端部の外周面に１対のエンボス部７３，７３を形成した構造になっている。エンボス部７３，７３は共に図７の上方に突出しており、それらエンボス部７３，７３の中心には貫通孔７３Ａ，７３Ａが形成されている。そして、各貫通孔７３Ａ，７３Ａに前記第５実施形態で説明したセンサ保持キャップ６９が取り付けられている。また、パイプ７２のうちエンボス部７３，７３に対応した部分には、それぞれ反射板７４，７４が設けられ、一方の超音波センサ３０から発信された超音波が各反射板７４，７４に順番に反射して他方の超音波センサ３０に到達するようになっている。本実施形態の超音波流量計７０においても、第５実施形態と同様の作用効果を奏する。

［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）前記第２実施形態のセンサ収容薄肉部２６の薄肉底壁２５における送受信面２５Ａは、丸みを帯びて膨出した形状であったが、例えば、薄肉底壁の送受信面は、内側に窪んだ形状や、平坦面でありかつ両超音波センサ３０，３０と結ぶ線に対して全体を斜めになった形状にして、両超音波センサ３０，３０の間で超音波が複数回反射することを防止してもよい。

（２）前記実施形態のメーターボディ１１は、鉄系又は銅系の金属で構成されていたが、それ以外の金属でメーターボディ１１を構成してもよい。

本発明の第１実施形態に係る超音波流量計の側断面図そのセンサ収容薄肉部の側断面図第２実施形態のセンサ収容薄肉部の側断面図第３実施形態のセンサ収容薄肉部の側断面図第４実施形態のセンサ収容薄肉部の側断面図第５実施形態に係る超音波流量計の側断面図第６実施形態に係る超音波流量計の側断面図従来の超音波流量計の側断面図従来の超音波流量計の側断面図

符号の説明

１０，６０，７０超音波流量計
１１メーターボディ
１４端部壁
１４Ａ内面
１５管連結部
２２凹部
２４薄肉筒壁
２５薄肉底壁
２５Ａ送受信面
２６センサ収容薄肉部
２８，６５センサ保持部材
３０超音波センサ
３６振動面
３７グリス
３９筒体
４０センサケース
４１筒壁
４２底壁
４５圧電振動子
４６振動面
５０配管

Claims

液体が内側に流される流路構成壁に少なくとも１対の超音波センサが取り付けられ、それら超音波センサの間で送受波される超音波の伝播時間に基づいて前記液体の流量を計測する超音波流量計において、
前記流路構成壁からその内側に向かって立ち上がった薄肉筒壁の先端に薄肉底壁を備えかつ前記薄肉筒壁の基端側が前記流路構成壁の外面に開放した一端有底筒形のセンサ収容薄肉部を設け、
前記センサ収容薄肉部の前記薄肉筒壁及び前記薄肉底壁を、前記流路構成壁の全体より薄肉とし、前記超音波センサを前記センサ収容薄肉部内に配置して、前記超音波センサの振動面を前記薄肉底壁に密着させると共に、
前記流路構成壁の内面に凹部を陥没形成し、その凹部の奥面から前記センサ収容薄肉部の前記薄肉筒壁を立ち上げたことを特徴とする超音波流量計。
前記センサ収容薄肉部の先端面を、前記流路構成壁の内面における前記凹部の開口周辺部分と面一にしたことを特徴とする請求項１に記載の超音波流量計。
前記超音波センサは、一端有底筒形のセンサケースと、そのセンサケースの底壁の内面に固着された圧電振動子とを備えてなり、
前記センサケースの底壁の外面が、前記超音波センサの振動面をなし、
前記流路構成壁に着脱可能に固定されて、前記センサケースのうち前記底壁と反対側の端部に当接し、前記センサケースの底壁の外面を、前記薄肉底壁に密着させるセンサ保持部材を設け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。
前記センサケースの底壁又は前記薄肉底壁の少なくとも何れか一方には、ゲル状の密着剤が塗布されていることを特徴とする請求項３に記載の超音波流量計。
前記センサケースの筒壁と前記薄肉筒壁とを離間させたことを特徴とする請求項３又は４に記載の超音波流量計。
前記薄肉筒壁に振動エネルギーを吸収するための弾性材料からなる筒体を嵌合したことを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の超音波流量計。
前記薄肉底壁のうち前記超音波センサと反対側の送受波面は、そこで受けた超音波をその超音波の送信元と異なる方向に反射させるように湾曲又は傾斜したことを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の超音波流量計。
前記センサ収容薄肉部を銅系又は鉄系の金属で構成すると共に、前記薄肉底壁の厚さを０．３〜５ｍｍとしたことを特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載の超音波流量計。
前記センサ収容薄肉部を合成樹脂で構成すると共に、前記薄肉底壁の厚さを０．５〜５ｍｍとしたことを特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載の超音波流量計。
前記薄肉底壁のうち前記１対の超音波センサ同士を繋ぐ軸線上の厚さを、前記超音波センサが出力する超音波の波長の１／４の整数倍とし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。
液体が内側に流される流路構成壁に少なくとも１対の超音波センサが取り付けられ、それら超音波センサの間で送受波される超音波の伝播時間に基づいて前記液体の流量を計測する超音波流量計において、
前記流路構成壁からその内側に向かって立ち上がった薄肉筒壁の先端に薄肉底壁を備えかつ前記薄肉筒壁の基端側が前記流路構成壁の外面に開放した一端有底筒形のセンサ収容薄肉部を設け、
前記センサ収容薄肉部の前記薄肉筒壁及び前記薄肉底壁を、前記流路構成壁の全体より薄肉とし、前記超音波センサを前記センサ収容薄肉部内に配置して、前記超音波センサの振動面を前記薄肉底壁に密着させると共に、
前記薄肉筒壁に振動エネルギーを吸収するための弾性材料からなる筒体を嵌合したことを特徴とする超音波流量計。