JP4878508B2 - 流量メータ用超音波センサ取付部材 - Google Patents

Description

本発明は、超音波センサを用いてガス等の流量を測定する超音波式流量メータにおいて、超音波センサの取り付けに用いる部材に関する。

マイクロコンピュータを用いてガスの流量を測定する電子式ガスメータの一つとして、互いに対向させた一対の超音波センサを、流路におけるガスの流れ方向に位置をずらし、かつ、ガスの流れ方向と交差する流路の幅方向に間隔をおいて配置し、それら一対の超音波センサ間の超音波の伝達速度差から、流路を流れるガスの流速乃至流量をマイクロコンピュータによって演算する超音波式ガスメータがある。

この超音波式ガスメータでは、ガスの流速に対する重力の影響を排除するために、超音波センサによるガスの流速乃至流量の測定が、ガスメータの設置状態で水平方向に延在するガスメータの筐体底部の流路部部分において行われると共に、流路部の水平幅方向両側の側壁にそれぞれ形成された開口部に、流路部の内部に送受信面を露出させて各超音波センサをそれぞれ取り付けることで、ガスメータの設置状態で両超音波センサを同一水平面内に位置させている（例えば特許文献１，２）。
特開２００５−２５７４４４号公報 特開２００６−１７４９９号公報

ところで、上述した超音波センサには略円柱状を呈するものがあり、そのような超音波センサを流路部に取り付ける場合には、送受信面とされた一方の端面側を流路部側壁の開口部から流路部内に向けて挿入し、超音波センサの周面から径方向に延設されたフランジを開口部周縁の流路部側壁部分に当て付けてねじ止めするのが一般的である。

このようにして超音波センサを流路部に取り付ける作業を行う際には、往々にして、他方の端面に突設された信号入出力用の一対の端子ピンが指でつまんで持たれるので、その時の力の入り具合次第では端子ピンが曲げられてしまい、ガスメータの設置後にちょっとした振動が加わるだけで端子ピンどうしが接触してショートしてしまう恐れがある。

また、ガスメータは屋外に設置されることが多いので、湿度の高い時の外気が内部に浸入したガスメータが外気温の低下等により冷却されて、ガスメータの内部に収容された流路部等の表面に結露を生じたり、ガスメータの内部に浸入した雨水が流路部などの表面に付着する可能性があり、そうすると、その結露水や雨水がフランジを伝って超音波センサの端子ピン部分に滴下され、端子ピンどうしが結露水を介して電気的に接続されてショートしてしまう恐れがある。

そして、直接にせよ間接的にせよ、端子ピンどうしが電気的に接続されてショートを起こすと、超音波センサやその周辺の電気的要素の破損や故障の原因となり、ガスメータにおいて正確な流量測定を行う上で支障となるので好ましくない。

また、そのような不具合は、上述した超音波式ガスメータに限ったものではなく、例えば液体（純水、超純水、薬液、高腐食性液体等）等を含む流体の流量を、超音波センサを用いて測定する流量メータの全般に広く当てはまるものである。

本発明は前記事情に鑑みなされたもので、本発明の目的は、超音波センサを用いてガスや液体等の流体の流量を測定する超音波式流量メータにおいて、超音波センサの端子ピン部分におけるショートの発生を防止することができるセンサ取付部材を提供することにある。

前記目的を達成するため請求項１に記載した本発明の流量メータ用超音波センサ取付部材は、流量メータの流路の外部から該流路の取付用開口に、前記流路の内部への脱落が防止された抜け止め状態で挿入された超音波センサを、該超音波センサの一対の信号入出力用の端子ピンの突設面が前記流路の外側に露出された状態で前記流路に取り付けるのに用いる取付部材であって、前記流路のうち前記取付用開口の周縁の流路部分に取り付けられる取付片部と、前記取付片部を前記流路部分に取り付けた状態で、前記取付用開口に抜け止め状態で挿入された前記超音波センサの前記突設面の周縁部に圧接する押え部と、前記押え部に貫設され、前記取付片部を前記流路部分に取り付けた状態で、前記取付用開口に抜け止め状態で挿入された前記超音波センサの前記一対の端子ピンを露出させる開放孔と、前記押え部から前記開放孔内に向けて延設され、前記取付片部を前記流路部分に取り付けた状態で、前記取付用開口に抜け止め状態で挿入された前記超音波センサの前記一対の端子ピンの間に介在する、絶縁材料製の仕切片とを備えることを特徴とする。

また、請求項２に記載した本発明の流量メータ用超音波センサ取付部材は、請求項１に記載した本発明の流量メータ用超音波センサ取付部材において、前記取付片部から突設され、前記各端子ピンの先端から該端子ピンの突設方向に間隔をおいた箇所に延在して前記各端子ピンの先端を覆う、絶縁材料製のカバーをさらに備えており、該カバーと前記仕切片とが連結されている構成とした。

さらに、請求項３に記載した本発明の流量メータ用超音波センサ取付部材は、請求項１又は請求項２記載の本発明の流量メータ用超音波センサ取付部材において、前記一対の端子ピンに沿って前記取付片部から突設され、前記流量メータの設置状態において前記端子ピンの上方から滴下される液体の該端子ピンへの付着を阻止する遮蔽片を備えることを特徴とする。

請求項１に記載した本発明の流量メータ用超音波センサ取付部材によれば、取付用開口の周縁の流路部分に取付片部を取り付けて、取付用開口に抜け止め状態で挿入された超音波センサの突設面の周縁部に押え部を圧接させると、突設面から突設された一対の端子ピンを露出させる開放孔内に向けて押え部から延設された絶縁材料製の仕切片が、一対の端子ピンの間に介在する。

このため、取付用開口に対する超音波センサの挿入時に、一対の端子ピンが指でつまんで持たれることで曲げられてしまっても、一対の端子ピンの直接又は間接的な電気的接続を仕切片によって阻止し、ショートの発生を確実に防止することができる。

また、請求項２に記載した本発明の流量メータ用超音波センサ取付部材によれば、請求項１に記載した本発明の流量メータ用超音波センサ取付部材において、取付片部から突設されて各端子ピンの先端からその突設方向に間隔をおいた箇所に延在するカバーと仕切片とが連結されていることから、端子ピンを折損等の機械的損傷からカバーにより保護することができる上、仕切片の強度を押え片のみに連結するのに比べて高めることができ、かつ、カバー自身の強度も取付片部のみに連結するのに比べて高めることができる。

さらに、請求項３に記載した本発明の流量メータ用超音波センサ取付部材によれば、流量メータの設置状態において、取付用開口の周縁の流路部分に取付片部を取り付けて、取付用開口に抜け止め状態で挿入された超音波センサの突設面の周縁部に押え部を圧接させると、端子ピンに沿って取付片部から突設された遮蔽片によって、端子ピンの上方から滴下される液体の端子ピンへの付着が阻止される。

このため、流量メータ内の結露等により発生した、一対の端子ピンどうしを電気的に接続させてしまうような液体の端子ピンへの滴下、付着を、遮蔽片によって阻止し、ショートの発生を確実に防止することができる。

以下、本発明の流量メータ用超音波センサ取付部材の実施形態について、図面を参照して説明する。

図１は本発明が適用されるガスメータの断面図であり、図１引用符号１で示すガスメータ（請求項中の流量メータに相当）は、ガス流入口１ａから、遮断弁３によって開閉される遮断弁ポート１ｂや流入側流路１ｃを通って流入し、流出側流路１ｄを経てガス流出口１ｅから流出するガスの流量を、流入側流路１ｃ及び流出側流路１ｄを接続しガスメータ１の設置状態で水平に延在する中間流路１ｆ（請求項中の流路に相当）において測定するものである。

前記中間流路１ｆは、図２に平面図で示すように、流入側流路１ｃに接続される流入口１ｇと流出側流路１ｄに接続される流出口１ｈとを有しており、中間流路１ｆの一方の側壁１ｉの流入口１ｇ寄り箇所と、他方の側壁１ｊの流出口１ｈ寄り箇所とに、本発明の一実施形態に係るプラスチック等の絶縁材料製の取付部材（請求項中の流量メータ用超音波センサ取付部材に相当）５を用いて超音波センサ７がそれぞれ取り付けられている。

図３は超音波センサ７の取付部分を示す要部拡大断面図であり、前記超音波センサ７が取り付けられる中間流路１ｆの側壁１ｉ，１ｊ部分には、略円柱状を呈する超音波センサ７よりも若干大径の取付用開口１ｋが、中間流路１ｆの内部と外部とを連通するように貫設されており、側壁１ｉ，１ｊの外表面寄りの取付用開口１ｋ部分には、中間流路１ｆの内部への超音波センサ７の脱落を防止する抜け止め防止用の段差部１ｍが形成されている。

前記超音波センサ７は、超音波の送受信部が配置された一方の端面７ａと、信号入出力用の一対の端子ピン７ｃ，７ｃ（図３中では一方の端子ピン７ｃのみ示している）が突設された他方の端面７ｂ（請求項中の突設面に相当）とを有しており、一方の端面７ａ側は取付用開口１ｋの内径よりも小さい外径で形成されており、他方の端面７ｂ側は段差部１ｍの内径よりも小さくかつ一方の端面７ａよりも大きい外径で形成されている。

また、超音波センサ７の他方の端面７ｂ側の外周には、円環状のシール部材９が嵌着されており、超音波センサ７の一方の端面７ａ側は、その周面がシール部材９から一体に延設された薄肉の円筒部９ａによって覆われている。

前記シール部材９は、他方の端面７ｂ側の外周に嵌着した状態で、一方の端面７ａが中間流路１ｆの内部に露出するように超音波センサ７の一方の端面７ａ側を取付用開口１ｋに挿入することで、シール部材９の端面及び外周面が段差部１ｍの端面及び内周面にそれぞれ当接し、円筒部９ａの外周面が取付用開口１ｋの内周面から若干間隔をおいて配置されるように構成されている。

前記各取付部材５は、中間流路１ｆの各側壁１ｉ，１ｊのうちガスメータ１の設置状態で取付用開口１ｋの上下の周縁に位置する側壁部分にそれぞれ形成された上下のフランジ部１ｎ，１ｐ（請求項中の取付用開口の周縁の流路部分に相当）にねじ止めされる上下の取付片部５ａ，５ｂを備えている。

また、各取付部材５は、図４に正面側から見た拡大斜視図に示すように、両取付片部５ａ，５ｂ間に形成された押え部５ｃと、この押え部５ｃに貫設された開放孔５ｄと、押え部５ｃから開放孔５ｄ内に向けて延設された仕切片５ｅと、上側の取付片部５ａのうち開放孔５ｄの周縁部分から突設された遮蔽片５ｆと、下側の取付片部５ｂのうち開放孔５ｄの周縁部分から突設されたカバー５ｇとを備えており、図５に背面側から見た拡大斜視図で示すように、カバー５ｇはその裏面側において仕切片５ｅと連結されている。

そして、取付部材５は、図３に示すように、中間流路１ｆの上下のフランジ部１ｎ，１ｐに上下の取付片部５ａ，５ｂをねじ止めした状態で、一方の端面７ａ側を取付用開口１ｋに挿入した超音波センサ７の他方の端面７ｂの外周に嵌着されたシール部材９に押え部５ｃが圧接してシール部材９の端面及び外周面を取付用開口１ｋの段差部１ｍの端面及び内周面に圧接、密着させると共に、押え部５ｃに貫設された開放孔５ｄが超音波センサ７の一対の端子ピン７ｃ，７ｃを露出させ、この一対の端子ピン７ｃ，７ｃの間に、押え部５ｃから延設された仕切片５ｅが介在するように構成されている。

また、取付部材５は、中間流路１ｆの上下のフランジ部１ｎ，１ｐに上下の取付片部５ａ，５ｂをねじ止めした状態で、上側の取付片部５ａから突設された遮蔽片５ｆがガスメータ１の設置状態で各端子ピン７ｃ，７ｃの上方に位置してこれら各端子ピン７ｃ，７ｃを覆うと共に、下側の取付片部５ｂから各端子ピン７ｃ，７ｃに沿って突設されたカバー５ｇが各端子ピン７ｃ，７ｃの延長線上の部分に延在して、各端子ピン７ｃ，７ｃの先端を覆うように構成されている。

このような構成による取付部材５を用いてガスメータ１の中間流路１ｆの各側壁１ｉ，１ｊの取付用開口１ｋに挿入、取り付けられた超音波センサ７の各端子ピン７ｃ，７ｃには、信号送受用のリード線１１，１１の雌コネクタ１１ａ，１１ａが嵌着される。

尚、リード線１１，１１は、図６に正面側から見た取付部材の拡大斜視図で示すように、取付部材５の遮蔽片５ｆ付近の部分から突設されたクリップ５ｈを通って、流量計測処理を行うガスメータ１内の不図示のマイクロコンピュータ側に配線される。

このように構成された本実施形態のガスメータ１では、他方の端面７ｂ側の外周にシール部材９を嵌着した超音波センサ７の一方の端面７ａ側を中間流路１ｆの取付用開口１ｋに挿入する場合は、取付用開口１ｋの段差部１ｍに収容されてしまう超音波センサ７の他方の端面７ｂ部分やシール部材９を持つことができないため、往々にして端子ピン７ｃ，７ｃを持って作業が行われ、端子ピン７ｃ，７ｃを持った時の力の入り具合次第では端子ピン７ｃ，７ｃが曲げられてしまう。

しかし、本実施形態のガスメータ１のように、中間流路１ｆの取付用開口１ｋへの超音波センサ７の取り付けに取付部材５を用いれば、絶縁材料製の取付部材５の仕切片５ｅが両端子ピン７ｃ，７ｃの間に介在してこれらの電気的接続を阻止することから、例えばガスメータ１の設置後にちょっとした振動が加わっても、端子ピン７ｃ，７ｃどうしが接触してショートしてしまう恐れがない。

また、ガスメータ１は屋外に設置されることが多いので、湿度の高い時の外気が内部に浸入したガスメータ１が外気温の低下等により冷却されて、ガスメータ１の内部に収容された、流入側流路１ｃや流出側流路１ｄ、中間流路１ｆといったガスメータ１内のガスが通過する流路の表面に結露を生じる可能性がある。

また、ガスメータ１は屋外に設置されるので、シールを施してあるとはいえども雨水の内部への浸入が起こらないとは限らない。

しかし、本実施形態のガスメータ１のように、中間流路１ｆの取付用開口１ｋへの超音波センサ７の取り付けに取付部材５を用いれば、上側の取付片部５ａから突設された遮蔽片５ｆがガスメータ１の設置状態において、超音波センサ７の端子ピン７ｃ，７ｃとリード線１１，１１の雌コネクタ１１ａ，１１ａとの接続部分の上方に位置するので、結露水や浸入した雨水等が取付部材５の表面を伝って端子ピン７ｃ，７ｃと雌コネクタ１１ａ，１１ａとの接続部分に向けて滴下されても、遮蔽片５ｆに遮られて端子ピン７ｃ，７ｃに付着することがなく、よって、端子ピン７ｃ，７ｃどうしが結露水や浸入雨水等を介して電気的に接続されてショートしてしまう恐れがない。

このため、端子ピン７ｃ，７ｃの曲げ等に起因する端子ピン７ｃ，７ｃどうしの直接の機械的接触により、また、ガスメータ１内の結露水や浸入雨水等を介した端子ピン７ｃ，７ｃどうしの間接的な電気的接続により、ショートを起こして超音波センサ７や不図示のマイクロコンピュータが故障、破損してしまうのを、確実に防止することができる。

尚、仕切片５ｅと遮蔽片５ｆとのうち何れか一方は省略してもよく、また、仕切片５ｅを設ける構成とする場合、カバー５ｇと仕切片５ｅとをカバー５ｇの裏側において連結する構成は省略してもよい。

しかし、本実施形態のようにカバー５ｇと仕切片５ｅとを連結る構成とすれば、押え部５ｃのみに仕切片５ｅを連結する構成や、下側の取付片部５ｂのみにカバー５ｇを連結する構成に比べて、カバー５ｇや仕切片５ｅの強度を高めることができるので、有利である。

さらに、仕切片５ｅと遮蔽片５ｆとを両方とも設けるか、どちらか一方を省略するかに拘わらず、カバー５ｇを省略する構成としてもよいが、本実施形態のようにカバー５ｇを設ける構成とすれば、端子ピン７ｃ，７ｃを折損等の機械的損傷から保護することができるので、有利である。

そして、上述した実施形態では、超音波センサ７を用いてガスの流量を測定する超音波式のガスメータ１に本発明を適用した場合を例に取って説明したが、本発明は、例えば液体（純水、超純水、薬液、高腐食性液体等）等を含む流体の流量を、超音波センサを用いて測定する流量メータの全般に、広く適用可能であることは言うまでもない。

本発明が適用されるガスメータの断面図である。 図１の中間流路の平面図である。 図２の中間流路における超音波センサの取付部分を示す要部拡大断面図である。 図３の取付部材の正面側から見た拡大斜視図である。 図３の取付部材の背面側から見た拡大斜視図である。 リード線を配線した状態における図３の取付部材の正面側から見た拡大斜視図である。

符号の説明

１ ガスメータ（流量メータ）
１ｆ 中間流路（流路）
１ｋ 取付用開口
１ｎ，１ｐ フランジ部（取付用開口の周縁の流路部分）
５ａ，５ｂ 取付片部
５ｃ 押え部
５ｄ 開放孔
５ｅ 仕切片
５ｆ 遮蔽片
５ｇ カバー
７ｂ 端面（突設面）

Claims (3)

1. 流量メータの流路の外部から該流路の取付用開口に、前記流路の内部への脱落が防止された抜け止め状態で挿入された超音波センサを、該超音波センサの一対の信号入出力用の端子ピンの突設面が前記流路の外側に露出された状態で前記流路に取り付けるのに用いる取付部材であって、
   前記流路のうち前記取付用開口の周縁の流路部分に取り付けられる取付片部と、
   前記取付片部を前記流路部分に取り付けた状態で、前記取付用開口に抜け止め状態で挿入された前記超音波センサの前記突設面の周縁部に圧接する押え部と、
   前記押え部に貫設され、前記取付片部を前記流路部分に取り付けた状態で、前記取付用開口に抜け止め状態で挿入された前記超音波センサの前記一対の端子ピンを露出させる開放孔と、
   前記押え部から前記開放孔内に向けて延設され、前記取付片部を前記流路部分に取り付けた状態で、前記取付用開口に抜け止め状態で挿入された前記超音波センサの前記一対の端子ピンの間に介在する、絶縁材料製の仕切片と、
   を備えることを特徴とする流量メータ用超音波センサ取付部材。
2. 前記取付片部から突設され、前記各端子ピンの先端から該端子ピンの突設方向に間隔をおいた箇所に延在して前記各端子ピンの先端を覆う、絶縁材料製のカバーをさらに備えており、該カバーと前記仕切片とが連結されている請求項１記載の流量メータ用超音波センサ取付部材。
3. 前記一対の端子ピンに沿って前記取付片部から突設され、前記流量メータの設置状態において前記端子ピンの上方から滴下される液体の該端子ピンへの付着を阻止する遮蔽片を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の流量メータ用超音波センサ取付部材。

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