JP4873535B2 - 超音波流量計及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、超音波送受波器間で送受波される超音波の伝播時間に応じて流量を計測可能な超音波流量計及びその製造方法に関する。

従来のこの種の超音波流量計としては、図８（Ａ）に示すように、流体が流れる計測管１の外周面で１対の超音波センサの間に複数の凹凸部２を形成することで、計測管１の壁部を伝播する超音波を低減させるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−２３６０４２号公報（段落［００２０］、図１）

ところが上述した従来の超音波流量計では、壁部のうち計測管１の内周面寄り部分を伝播する超音波が、流体中を伝播した超音波よりも速く超音波センサに到達するため、伝播時間を正確に計測できないという問題が起こり得る。

これに対し、壁部を伝播する超音波の到達を遅らせるために、例えば、図８（Ｂ）に示すように、計測管３のうち超音波センサ５，５の間部分に蛇腹筒部４を設けて伝播距離を延長した構成も考えられる。しかしながら、このような構成では、蛇腹の凹凸が計測管３の軸方向に並んでいるため、計測管３自体が伸縮或いは曲がって、超音波センサ５，５間の距離が変動するという問題が起こり得る。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、従来より計測精度を向上させることが可能な超音波流量計及びその製造方法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、ハウジングに１対の超音波送受波器を対向配置して保持し、一方の超音波送受波器側から他方の超音波送受波器側に向けて流体を流したときに、それら超音波送受波器間で送受波される超音波の伝搬時間に応じて流量を計測可能な超音波流量計において、ハウジングは、一方の超音波送受波器を保持した第１ハウジングと、他方の超音波送受波器を保持した第２ハウジングとに分割され、第１ハウジングには、超音波送受波器同士の対向方向に延びて先端が開放した第１筒体が一体に設けられ、第２ハウジングには、超音波送受波器同士の対向方向に延びて先端が開放しかつ第１筒体の外側に遊嵌された第２筒体が一体に設けられ第１筒体と第２筒体との間の筒状空間に、少なくとも１つの中間筒体が収容され、第１筒体及び第２筒体と少なくとも１つの中間筒体とからなる少なくとも３つの同心筒体のうち隣り合った同心筒体同士の間で一の開口端部同士を周方向全体で結合すると共に、その外側で隣り合った同心筒体同士の間で一の開口端部とは逆側の開口端部同士を周方向全体で結合して、第１筒体と第２筒体との間を塞いだ多重筒部を形成し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、中間筒体を複数備え、多重筒部の断面が蛇腹構造をなしたところに特徴を有する。

請求項３の発明は、請求項２に記載の超音波流量計において、複数の中間筒体を、一端から他端に向かってテーパー状に拡径した錐筒形状にすると共にそれら複数の中間筒体の間でテーパー角を統一し、隣り合った中間筒体の開口端部同士を溶接又は接着したところに特徴を有する。ここで、本発明における「錐筒形状」には、円錐筒形状や多角錐筒形状が含まれる。

請求項４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、同心筒体同士の結合部分に、それら同心筒体同士の間の隙間を閉塞する環状スペーサを備えたところに特徴を有する。

請求項５の発明は、請求項１乃至４の何れかに記載の超音波流量計において、流体を伝播媒体としたときの超音波の伝搬速度をＶ１、１対の超音波送受波器の間の距離をＬ１、少なくとも３つの同心筒体を構成する壁部を伝播媒体としたときの超音波の伝搬速度をＶ２、少なくとも３つの同心筒体の軸長の和をＬ２としたときに、
Ｌ２＞（Ｖ２／Ｖ１）・Ｌ１
上記関係式が成立するように構成したところに特徴を有する。

請求項６の発明は、請求項５に記載の超音波流量計において、少なくとも３つの同心筒体をステンレス製とし、Ｌ２がＬ１の５倍以上になるように構成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、中間筒体の肉厚は第１筒体及び第２筒体よりも薄肉であるところに特徴を有する。

請求項８の発明に係る超音波流量計の製造方法は、請求項３に記載の超音波流量計の製造方法であって、テーパー形状をなした錐筒部材を輪切り状に切断して複数の中間筒体を形成し、それら中間筒体を窄む方向が隣り合う中間筒体同士で相互に逆向きになるように内外に配置し、中間筒体の大径開口端部をその外側に配された中間筒体の小径開口端部に溶接又は接着し、中間筒体の小径開口端部をその内側に配された中間筒体の大径開口端部に溶接又は接着し、最も内側に配された中間筒体の小径開口端部を第１筒体の開口端部に溶接又は接着し、最も外側に配された中間筒体の大径開口端部を第２筒体の開口端部に溶接又は接着するところに特徴を有する。

［請求項１，５，７の効果］
請求項１の発明によれば、一方の超音波送受波器から送信された超音波のうち、ハウジングの壁部を伝播する超音波（以下、適宜、「筐体伝播波」という）は、多重筒部を通って他方の超音波送受波器に向かう。例えば、第１ハウジングに保持された超音波送受波器から超音波が送信された場合、筐体伝播波は、第１筒体を通ってその開口端部に向かい、第１筒体の開口端部で折り返して中間筒体に入射し、中間筒体を通って第２筒体の開口端部に向かい、第２筒体の開口端部で再び折り返して第２筒体に入射し、第２筒体を通って第２ハウジングに保持された超音波送受波器に向かう。つまり筐体伝搬波を、ハウジングの軸方向で往復するように伝播させて、伝播距離を延ばすことができるから、流体中を伝播する超音波（以下、適宜、「流体伝播波」という）より遅れて超音波送受波器に受信させることができる。また、受信側の超音波送受波器に到達するまでに筐体伝播波を減衰させることも可能である。さらに、１対の超音波センサ間を蛇腹筒構造とした場合（図８（Ｂ）参照）のように、ハウジングが軸方向に伸縮して超音波送受波器間の距離が変動することもない。これらにより、従来よりも流速・流量の計測精度を向上させることができる。

ここで、受信側の超音波送受波器における筐体伝播波の受信タイミングを、流体伝播波の受信タイミングより遅らせるには、流体中における超音波の伝播速度をＶ１、１対の超音波送受波器の間の距離をＬ１、少なくとも３つの同心筒体を構成する壁部における超音波の伝播速度をＶ２、少なくとも３つの同心筒体の軸長の和をＬ２としたときに、
Ｌ２＞（Ｖ２／Ｖ１）・Ｌ１
上記関係式が成立するように構成すればよい（請求項５の発明）。なお、本発明における「同心筒体の軸長の和Ｌ２」とは、第１筒体の軸長と、第２筒体の軸長と、個々の中間筒体の軸長とを足したものである。

また、中間筒体の肉厚は第１筒体及び第２筒体よりも薄肉にすることが好ましい（請求項７の発明）。

［請求項２の発明］
請求項２の構成によれば、筐体伝播波をハウジングの軸方向で複数回往復させて伝搬距離をさらに延長することができるので、筐体伝播波をさらに減衰させたり、筐体伝播波の受信タイミングをさらに遅らせることができる。

［請求項３の発明］
請求項３の構成によれば、一の中間筒体の大径開口端部に、その一の中間筒体の内側に配された中間筒体の小径開口端部を溶接又は接着し、一の中間筒体の小径開口端部に、その一の中間筒体の外側に配された中間筒体の大径開口端部を溶接又は接着することで、複数の中間筒体が断面蛇腹状の多重筒構造になって連結される。

［請求項４の発明］
請求項４の構成によれば、環状スペーサにより、隣り合った同心筒体の開口端部同士が結合され、それら同心筒体同士の間の隙間が閉塞されると共に、開口端部以外の部分では、それら同心筒体の内周面と外周面とが互いに離して配置される。

［請求項６の発明］
ステンレスを伝播媒体とした超音波の伝播速度Ｖ２は、約４０００ｍ／ｓｅｃだから、少なくとも３つの同心筒体の軸長の和Ｌ２を１対の超音波送受波器の間の距離Ｌ１の５倍以上とした場合には、超音波の伝播速度Ｖ１が約８００ｍ／ｓｅｃを超える流体（例えば、水素ガス（約１２００ｍ／ｓｅｃ）や水（約１５００ｍ／ｓｅｃ））について、筐体伝播波の受信タイミングを流体伝播波より遅らせることができ、流速・流量を精度よく計測することができる。

［請求項８の発明］
請求項８の発明によれば、テーパー形状をなした錐筒部材を輪切り状に切断して複数の中間筒体を形成するから、各中間筒体のテーパー角が統一される。そして、中間筒体を窄む方向が隣り合う中間筒体同士で相互に逆向きになるように内外に配置すると、隣り合う中間筒体の大径開口端と小径開口端とが嵌合して、それら中間筒体が芯だしされる。そして、中間筒体の嵌合部分を溶接又は接着すれば、複数の中間筒体が断面蛇腹状の多重筒構造になって連結される。

［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態を図１〜図６に基づいて説明する。図１における符号１０は、本発明の「超音波流量計」であって、例えば、流体としてのガス（具体的には、水素ガス）が流れる配管の途中に取り付けられている。

超音波流量計１０のうち、メーターハウジング１１は、例えば、ステンレス（具体的には、ＳＵＳ３１６）製であって、第１ハウジング１２と第２ハウジング１３とに分割される。第１ハウジング１２及び第２ハウジング１３には、先端部が開放した、例えば円筒形状の筒体１２Ａ，１３Ａ（図２を参照）が一体形成されており、第１ハウジング１２に形成された第１筒体１２Ａの外側に、第２ハウジング１３に形成された第２筒体１３Ａが遊嵌している。第１筒体１２Ａの外周面と第２筒体１３Ａの内周面との間に形成された筒状空間１９には、後述する多重パイプ３０が収容され、この多重パイプ３０により、第１筒体１２Ａと第２筒体１３Ａとの間の隙間が塞がれている。なお、第１筒体１２Ａ及び第２筒体１３Ａのうち、開口端部１２Ｂ，１３Ｂとは反対側の基端部側面からはそれぞれ管連結部１４，１４が同方向に延びている。これら管連結部１４，１４に配管が連結され、配管を流れるガスがメーターハウジング１１内を通過する。

第１筒体１２Ａの軸心部には、両端開放の計測管１５が配置されている。この計測管１５は、その長手方向の中間部分に一体形成された区画壁１６によって第１筒体１２Ａの内部に固定されており、一端側の開口部１５Ａが、第１筒体１２Ａの開口端部１２Ｂよりも突出している。区画壁１６は、計測管１５の全周に亘って形成されて第１筒体１２Ａの内周面に密着しており、メーターハウジング１１の内部空間を、計測管１５の一端側の開口部１５Ａと第１筒体１２Ａの開口端部１２Ｂとを含んだ領域と、計測管１５の他端側の開口部１５Ｂ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１４からメーターハウジング内に流れ込んだガスは、全て計測管１５を通過し、他方の管連結部１４からメーターハウジング１１の外に排出される。

また、計測管１５の両端の開口部１５Ａ，１５Ｂは、第１筒体１２Ａ及び第２筒体１３Ａの端部壁１７，１７に所定の間隔を空けて対向している。これら両端部壁１７，１７には、それぞれ超音波センサ２０，２０（本発明の「超音波送受波器」に相当する）が固定されており、これら超音波センサ２０，２０が、計測管１５に形成された計測流路１８を挟んで対向している。そして、計測管１５（計測流路１８）を流れるガスの流量は、上流側の超音波センサ２０から発信した超音波を下流側の超音波センサ２０で受信する迄の時間（順方向伝播時間）と、下流側の超音波センサ２０から発信した超音波を上流側の超音波センサ２０で受信する迄の時間（逆方向伝播時間）との差に基づいて演算される。

さて、多重パイプ３０は、第１ハウジング１２及び第２ハウジング１３と同じく例えば、ステンレス（具体的には、ＳＵＳ３１６）製であって、その構造は以下のようである。図３に示すように、多重パイプ３０は、同心でかつ互いに隙間を空けて配置された複数本（本実施形態では、例えば５つ）の中間筒体３１からなる多重筒構造をなしている。そして、複数本の中間筒体３１のうち、内外で隣り合った中間筒体３１，３１同士の間で、一の開口端部３１Ａ，３１Ｂ同士が周方向の全体で結合されている。

より詳細には、各中間筒体３１は、図５に示すように、外径よりも軸長が長くなっており、その長手方向の一端から他端に向かって緩やかに拡径した円錐台形の筒状をなしている。各中間筒体３１のテーパー角は統一されており、軸長も、第１筒体１２Ａと第２筒体１３Ａの互いに重なった部分と同じ長さに統一されている。さらに、中間筒体３１の肉厚は、少なくとも第１筒体１２Ａ及び第２筒体１３Ａよりも薄肉となっている。

そして多重パイプ３０は、図４に示すように一の中間筒体３１の小径開口端部３１Ｂと、その一の中間筒体３１の内側に配された中間筒体３１の大径開口端部３１Ａとが結合し、一の中間筒体３１の大径開口端部３１Ａと、その一の中間筒体３１の外側に配された中間筒体３１の小径開口端部３１Ｂとが結合している。

また、多重パイプ３０のうち、最も外側に配された中間筒体３１の大径開口端部３１Ａは第２筒体１３Ａの開口端１３Ｂの全周に結合しており、最も内側に配された中間筒体３１の小径開口端部３１Ｂは、第１筒体の開口端部１２Ｂの全周に結合している。つまり、第１筒体１２Ａと第２筒体１３Ａ及び、それらを連結した多重パイプ３０とからなる本発明の「多重筒部」の断面は、メーターハウジング１１の長手方向（図４における左右方向）にほぼ沿って、第１筒体１２Ａと第２筒体１３Ａの各開口端部１２Ｂ，１３Ｂ側で順次折り返された蛇腹構造をなしている。

さらに、本実施形態の超音波流量計１０では、メーターハウジング１１の壁部を伝播する超音波が、流体中を伝播する超音波よりも遅れて受信側の超音波センサ２０で受信されるように構成されている。

具体的には、流体を伝播媒体としたときの超音波の伝播速度をＶ１とし、１対の超音波センサ２０，２０間の距離（以下、「センサ間距離」という）をＬ１とし、メーターハウジング１１（詳細には、第１筒体１２Ａ、第２筒体１３Ａ及び多重パイプ３０）の壁部を伝播媒体としたときの超音波の伝播速度をＶ２とし、第１筒体１２Ａの軸長Ｌａと第２筒体１３Ａの軸長Ｌｂ（図１を参照）と５つの中間筒体３１の軸長Ｌｃ（図３を参照）とを全部足した長さを（以下、「筐体伝播距離」という）Ｌ２とした場合に、
Ｌ２＞（Ｖ２／Ｖ１）・Ｌ１
上記関係式が成立するように構成されている。

例えば、流体が水素ガスであり、メーターハウジング１１がステンレス製である場合には、センサ間距離Ｌ１及び筐体伝播距離Ｌ２を以下のような長さにすればよい。即ち、水素ガスを伝播媒体としたときの超音波の伝播速度Ｖ１は約１２００（ｍ／ｓｅｃ）であり、メーターハウジング１１の壁部を伝播媒体としたときの超音波の伝播速度Ｖ２は約４０００（ｍ／ｓｅｃ）になるから、上記関係式が成立するように、筐体伝播距離Ｌ２をセンサ間距離Ｌ１の約３．４倍以上の長さになるように構成すれば、メーターハウジング１１の壁部を伝播する超音波が、水素ガス中を伝播する超音波よりも遅れて受信側の超音波センサ２０で受信される。

また、例えば、流体が水であり、メーターハウジング１１がステンレス製である場合は、水中における伝播速度Ｖ１は約１５００（ｍ／ｓｅｃ）なので、上記関係式が成立するように筐体伝播距離Ｌ２をセンサ間距離Ｌ１の約２．７倍以上の長さになるように構成すれば、メーターハウジング１１の壁部を伝播する超音波が、水中を伝播する超音波よりも遅れて受信側の超音波センサ２０で受信される。ここで、本実施形態の超音波流量計１０では、筐体伝播距離Ｌ２は、センサ間距離Ｌ１の約５倍となるように構成されているから、メーターハウジング１１の壁部を伝播する超音波が、水又は水素ガスを伝播する超音波よりも遅れて受信側の超音波センサ２０で受信される。

なお、筐体伝播距離Ｌ２は、センサ間距離Ｌ１、メーターハウジング１１の材質及び流体の種類に応じて決定すればよい。伝播媒体毎の超音波の伝播速度Ｖ１，Ｖ２は、理科年表等から得ることができる。

本実施形態の超音波流量計１０の構成は以上である。次に、超音波流量計１０の製造方法について説明する。まず、多重パイプ３０を製造する。具体的には、図６（Ａ）に示すように、一端から他端に向かってテーパー状に拡径した断面円形の錐筒部材４０を、例えば、同一軸長となるように輪切り状に切断して、複数（具体的には５本）の中間筒体３１を製造する。次に、図６（Ｂ）に示すように、一の中間筒体３１の大径開口端部３１Ａから他の中間筒体３１を順次挿入して、５本の中間筒体３１を、隣り合う中間筒体３１同士で窄む方向が相互に逆向きになるように重ねる。すると、内外で隣り合った中間筒体３１の大径開口端部３１Ａと小径開口端部３１Ｂとが嵌合するので、その嵌合した開口端部同士を例えば、溶接する。これで、多重パイプ３０が完成する。次に、多重パイプ３０を第１ハウジング１２及び第２ハウジング１３に取り付ける。即ち、多重パイプ３０を、第１筒体１２Ａの外側に挿入して、最内部の中間筒体３１を第１筒体１２Ａの開口端部１２Ｂに例えば、溶接する。ここで、最内部に配された中間筒体３１の小径開口端部３１Ｂには、内側に向かって鍔部３２（図４を参照）が張り出しているから、この鍔部３２に第１筒体１２Ａの開口端部１２Ｂを係止させて、その係止部分を例えば、溶接する。

次に、多重パイプ３０を第１筒体１２Ａと共に第２筒体１３Ａの内側に挿入して、最外部の中間筒体３１を第２筒体１３Ａの開口端１３Ｂに例えば、溶接する。ここで、最外部に配された中間筒体３１の大径開口端部３１Ａには、外側に向かって鍔部３３（図４を参照）が張り出しているから、この鍔部３３に第２筒体１３Ａの開口端部１３Ｂを係止させて、その係止部分を例えば、溶接する。これで、第１筒体１２Ａと第２筒体１３Ａとの間の隙間が塞がれ、超音波流量計１０が完成する。

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が図示しない配管に連結されると、その配管内を流れるガスが、メーターハウジング１１内を通過する。

メーターハウジング１１に流入したガスは、計測管１５に案内されて一方の超音波センサ２０から他方の超音波センサ２０に向かって流れる。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２０から発信した超音波が他方の超音波センサ２０に受信される迄の時間と、他方の超音波センサ２０から発信した超音波が一方の超音波センサ２０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、その差に基づいてガスの流速・流量が演算される。

さて、超音波センサ２０が超音波を発信すると、その超音波はガス中だけでなく、メーターハウジング１１を構成する壁部にも伝播する。例えば、第１ハウジング１２に固定された超音波センサ２０が超音波を送信した場合、メーターハウジング１１を伝播する筐体伝播波は、超音波センサ２０が固定された端部壁１７から第１筒体１２Ａを伝播して、第１筒体１２Ａの開口端部１２Ｂに向かい、開口端部１２Ｂで折り返して多重パイプ３０に入射する。筐体伝播波は多重パイプ３０の壁部を、メーターハウジング１１の長手方向に沿って往復するように伝播して第２筒体１３Ａの開口端１３Ｂに向かい、開口端１３Ｂで再び折り返して第２ハウジング１３に固定された超音波センサ２０に向かう。

ここで、本実施形態の超音波流量計１０では、第１筒体１２Ａ、第２筒体１３Ａ、多重パイプ３０によって多重筒部が構成されたことで筐体伝播波の伝播距離が延び、メーターハウジング１１を伝播した筐体伝播波は、水素ガス中を伝播した超音波（流体伝播波）よりも遅れて受信側の超音波センサ２０に受信される。また、受信側の超音波センサ２０に到達するまでに筐体伝播波を減衰させることができる。しかも、第１ハウジング１２と第２ハウジング１３は多重パイプ３０によって結合されているから、センサ間距離Ｌ１が変動することもない。これらにより、流体伝播波の伝播時間を正確に計測することができ、流体（具体的には、水素ガス）流速・流量の計測精度を従来よりも向上することができる。

［第２実施形態］
この第２実施形態は、多重パイプの構成を上記第１実施形態とは異なる構成としたものである。その他の構成については上記第１実施形態と同じであるため、同じ構成については、同一符号を付し、重複する説明は省略する。

図７に示すように、本実施形態の多重パイプ１３０は、軸方向における内径及び外径が均一な複数本（例えば、５本）の中間筒体１３１を、同心でかつ互いに隙間を空けて配置した多重筒構造となっている。これら中間筒体１３１は、隣り合った中間筒体１３１同士の間で一の開口端部同士を周方向全体で結合すると共に、その外側で隣り合った中間筒体同士の間で一の開口端部とは逆側の開口端部同士を周方向全体で結合してある。詳細には、中間筒体１３１の開口端部同士の間には、中間筒体１３１同士の間の隙間を閉塞する環状スペーサ１３２が嵌合されている。この環状スペーサ１３２により、内外で隣り合った中間筒体１３１同士が結合され、断面蛇腹状をなす多重パイプ１３０が構成されている。なお、環状スペーサ１３２も、例えば、ステンレス製である。

また、第１筒体１２Ａの開口端部１２Ｂの外周面と、第２筒体１３Ａの開口端部１３Ｂの内周面には、全周に亘って段差凸部１２Ｃ，１３Ｃが形成されている。段差凸部１２Ｃには最も内側に配された中間筒体１３１の開口端部の内周面が結合し、段差凸部１３Ｃには最も外側に配された中間筒体１３１の開口端部の外周面が結合している。これにより、第１筒体１２Ａと第２筒体１３Ａとの間の隙間が、多重パイプ１３０によって塞がれている。なお、中間筒体１３１と第１筒体１２Ａ、第２筒体１３Ａ及び環状スペーサ１３２との間は、例えば、接着剤で接着してもよい。本実施形態の構成でも、上記第１実施形態と同等の効果を奏することができる。

［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）多重パイプ３０，１３０は、５本以上の奇数本の中間筒体３１，１３１で構成してもよい。また、多重パイプ３０，１３０の代わりに、１本の中間筒体３１，１３１の両端部を、それぞれ第１筒体１２Ａの開口端部１２Ｂと、第２筒体１３Ａの開口端部１３Ｂとに結合してもよい。

（２）多重パイプ３０，１３０を構成する中間筒体３１，１３１の軸長は全て同じでもよいし、異なっていてもよい。

（３）中間筒体３１，１３１はステンレス以外の金属で構成してもよいし、合成樹脂で構成してもよい。なお、水素ガスを流す場合には、腐食性や透過性の点で、ステンレスが好ましい。

（４）超音波流量計１０で計測する流体は、水素ガスに限るものではなく、他のガス（例えば、空気、ヘリウムガス、プロパンガス）でもよいし、液体（例えば、水道水）であってもよい。

（５）テーパー形状の中間筒体３１と、軸方向における内径及び外径が均一な中間筒体１３１及び環状スペーサ１３２を組み合わせて多重パイプを構成してもよい。

（６）前記第１実施形態では、中間筒体３１同士、最外部の中間筒体３１と第２筒体１３Ａ、最内部の中間筒体３１と第１筒体１２Ａを何れも溶接していたが、例えば、接着剤で接着してもよい。

（７）前記第１及び第２実施形態では、第１筒体１２Ａの内側に計測管１５と区画壁１６とを備えていたが、計測管１５及び区画壁１６を備えていない構成でもよい。

本発明の第１実施形態に係る超音波流量計の断面図 超音波流量計の側面図 多重パイプの断面図 メーターハウジングの部分断面図 中間筒体の斜視図 （Ａ）錐筒部材の側面図、（Ｂ）中間筒体の内側に他の中間筒体を挿入した状態の斜視図 第２実施形態に係る超音波流量計の部分断面図 （Ａ）従来の超音波流量計の断面図、（Ｂ）他の従来の超音波流量計の断面図

符号の説明

１０ 超音波流量計
１１ メーターハウジング（ハウジング）
１２ 第１ハウジング
１２Ａ 第１筒体
１２Ｂ 開口端部
１３ 第２ハウジング
１３Ａ 第２筒体
１３Ｂ 開口端部
１８ 計測流路
１９ 筒状空間
２０ 超音波センサ（超音波送受波器）
３０，１３０ 多重パイプ
３１，１３１ 中間筒体
３１Ａ 大径開口端部
３１Ｂ 小径開口端部
４０ 錐筒部材
１３２ 環状スペーサ

Claims (8)

1. ハウジングに１対の超音波送受波器を対向配置して保持し、一方の前記超音波送受波器側から他方の前記超音波送受波器側に向けて流体を流したときに、それら超音波送受波器間で送受波される超音波の伝搬時間に応じて流量を計測可能な超音波流量計において、
   前記ハウジングは、一方の前記超音波送受波器を保持した第１ハウジングと、他方の前記超音波送受波器を保持した第２ハウジングとに分割され、
   前記第１ハウジングには、前記超音波送受波器同士の対向方向に延びて先端が開放した第１筒体が一体に設けられ、
   前記第２ハウジングには、前記超音波送受波器同士の対向方向に延びて先端が開放しかつ前記第１筒体の外側に遊嵌された第２筒体が一体に設けられ
   前記第１筒体と前記第２筒体との間の筒状空間に、少なくとも１つの中間筒体が収容され、
   前記第１筒体及び前記第２筒体と前記少なくとも１つの中間筒体とからなる少なくとも３つの同心筒体のうち隣り合った同心筒体同士の間で一の開口端部同士を周方向全体で結合すると共に、その外側で隣り合った同心筒体同士の間で前記一の開口端部とは逆側の開口端部同士を周方向全体で結合して、前記第１筒体と前記第２筒体との間を塞いだ多重筒部を形成したことを特徴とする超音波流量計。
2. 前記中間筒体を複数備え、前記多重筒部の断面が蛇腹構造をなしたことを特徴とする請求項１に記載の超音波流量計。
3. 前記複数の中間筒体を、一端から他端に向かってテーパー状に拡径した錐筒形状にすると共にそれら複数の中間筒体の間でテーパー角を統一し、隣り合った中間筒体の開口端部同士を溶接又は接着したことを特徴とする請求項２に記載の超音波流量計。
4. 前記同心筒体同士の結合部分に、それら同心筒体同士の間の隙間を閉塞する環状スペーサを備え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。
5. 前記流体を伝播媒体としたときの超音波の伝搬速度をＶ１、
   前記１対の超音波送受波器の間の距離をＬ１、
   前記少なくとも３つの同心筒体を構成する壁部を伝播媒体としたときの超音波の伝搬速度をＶ２、
   前記少なくとも３つの同心筒体の軸長の和をＬ２としたときに、
   Ｌ２＞（Ｖ２／Ｖ１）・Ｌ１
   上記関係式が成立するように構成したことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の超音波流量計。
6. 前記少なくとも３つの同心筒体をステンレス製とし、前記Ｌ２が前記Ｌ１の５倍以上になるように構成したことを特徴とする請求項５に記載の超音波流量計。
7. 前記中間筒体の肉厚は前記第１筒体及び前記第２筒体よりも薄肉である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。
8. 請求項３に記載の超音波流量計の製造方法であって、
   テーパー形状をなした錐筒部材を輪切り状に切断して複数の前記中間筒体を形成し、それら中間筒体を窄む方向が隣り合う中間筒体同士で相互に逆向きになるように内外に配置し、前記中間筒体の大径開口端部をその外側に配された前記中間筒体の小径開口端部に溶接又は接着し、前記中間筒体の小径開口端部をその内側に配された前記中間筒体の大径開口端部に溶接又は接着し、最も内側に配された前記中間筒体の小径開口端部を前記第１筒体の開口端部に溶接又は接着し、最も外側に配された前記中間筒体の大径開口端部を前記第２筒体の開口端部に溶接又は接着することを特徴とする超音波流量計の製造方法。
   
   

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