JP4979056B2 - 超音波流量計のセンサ取付構造 - Google Patents

Description

本発明は、超音波流量計のセンサ取付構造に関する。

従来、都市ガス、水などの流体の流量を計測する流量計測装置として、超音波を利用して流速を測定する超音波流量計が知られている。例えば、特許文献１には、流体を通過させるための流路の壁部に、流体の流れ方向上手側又は下手側に向けて超音波を発振した後、流れ方向上手側又は下手側から到来する超音波を受信する一対の送受信振動子（超音波センサ）が取り付けられた超音波流量計が開示されている。

特許第３３３４８５７号公報

このような超音波流量計では、図９に示すように、一対の送受信振動子１２３ａ，１２３ｂ（超音波センサ）がそれぞれ流路１２１の壁部１２１ａに取り付けられ、交互に超音波の送受信を行うことにより遅延時間差を計測して流量を測定するのが一般的である。そして、送受信振動子１２３ａ，１２３ｂから発振された超音波は、測定精度を高めるために、流路１２１に突入する直前に照射面積を絞られる。このために、超音波の通過路となる収容孔１２２ａ，１２２ｂの前端部には淀み部１２２ｃが形成され、一方の送受信振動子１２３ａから発振（発信）された超音波がこの淀み部１２２ｃで反射する。もし、反射波Ｙが他方の送受信振動子１２３ｂから発振（発信）された超音波よりも早く送受信振動子１２３ａの振動面１２３ｃに到達すると、送受信振動子１２３ａで発生する出力信号との判別が不可能又は困難になり、誤検出や作動不良の原因となる。

このような異常反射波Ｙは、超音波の通過路が断面変化を伴う場合等には外乱要因として不可避的に発生し得るものである。そこでこれまでは、他方の送受信振動子１２３ｂからの発振超音波が不正反射波Ｙの到達タイミングと重ならないように、タイミングをずらして発振するのが一般的であった。ところが、このような方法では測定能率を上げることができず、時々刻々と流量が変化する場合や危険性の高い流体を扱う場合等には、適用できなくなるおそれがある。

そこで本発明の課題は、異常反射波が外乱要因として作用しにくく、測定精度及び測定能率を高めることのできる超音波流量計のセンサ取付構造を提供することにある。

課題を解決するための手段及び発明の効果

上記課題を解決する前提として、超音波流量計のセンサ取付構造は、
流体を通過させるための流路の壁部に、流体の流れ方向上手側又は下手側に向けて超音波を発振した後、流れ方向上手側又は下手側から到来する超音波を受信する一対の送受信振動子が取り付けられた超音波流量計のセンサ取付構造において、
各々の前記送受信振動子は、前記流路の壁部に貫通形成された収容孔に直接又は他部材を介して間接的に挿入され、かつ超音波を発振又は受信して振動する振動面が前記流路に対向するように挿入方向前方側に配置されるとともに、
前記送受信振動子の振動面から発振され前記収容孔で反射した超音波が外乱要因として再びその振動面で受信されることを抑制するために、前記振動面を含む前記送受信振動子の前端部の周囲を取り囲むように、周方向に沿って１又は複数の包囲部材が配置される場合がある。

このようなセンサ取付構造によれば、振動面を含む送受信振動子の前端部の周囲を取り囲むように、周方向に沿って１又は複数の包囲部材が配置される。したがって、一対の送受信振動子はそれぞれ前端部の周囲に包囲部材が配置されるので、淀み部等からの異常反射波を包囲部材で吸収（減衰）したり反射したりすることによって、その異常反射波が外乱要因として作用しにくくなる。これにより、測定精度や測定能率を向上させることができ、また、測定対象となる流体の範囲を制限するおそれも小さい。

そしてこのとき、包囲部材は、送受信振動子の前端部外周面及び／又は収容孔の内周面に接触・固定されて、流路の淀み部となる収容孔と流路との接続部分で反射した超音波を吸収又は減衰することができる。包囲部材が送受信振動子と収容孔との少なくともいずれかに固定されるので、長期にわたりその測定精度や測定能率を維持することが容易となる。

また、包囲部材は、その前縁が送受信振動子の振動面相当位置かそれよりも後方に位置して、送受信振動子の前端部外周面を環状に覆うことが望ましい。包囲部材の前縁位置が送受信振動子の振動面相当位置かそれよりも後方に位置することによって、送受信振動子の発振時の超音波の広がりを阻害せず、淀み部等から到来する異常反射波が送受信振動子の振動面に到達するのを阻止することができる。なお、包囲部材の前縁位置は、送受信振動子の振動面と面一状であることが好ましい。これによって、異常反射波の到達阻止と、発振時の超音波の広がり確保とをより一層確実になし得るとともに、振動面を基準として包囲部材の取付作業（工程）が能率的に行なえる。

一方、上記課題を解決するために本発明に係る超音波流量計のセンサ取付構造は、
流体を通過させるための流路の壁部に、流体の流れ方向上手側又は下手側に向けて超音波を発振した後、流れ方向上手側又は下手側から到来する超音波を受信する一対の送受信振動子が取り付けられた超音波流量計のセンサ取付構造において、
各々の前記送受信振動子は、筒状の収容ホルダに収容され、その収容ホルダを介して前記流路の壁部に貫通形成された収容孔に挿入され、かつ超音波を発振又は受信して振動する振動面が前記流路に対向するように挿入方向前方側に配置されるとともに、
前記収容ホルダには、前記送受信振動子の後端面との間に所定の隙間が形成され、かつ周方向に一定の間隔で分散状に形成された接触部で前記送受信振動子の後端面を点接触状態又はそれに近似した微小接触状態で保持して、挿入方向後方側から塞ぐ蓋体が固定され、
前記送受信振動子の後端面から発振され前記蓋体で反射した超音波が外乱要因として再びその後端面で受信されることを抑制するために、前記隙間を埋めるように充填部材が配置されることを特徴とする。

このようなセンサ取付構造によれば、蓋体と送受信振動子の後端面との間の隙間を埋めるように充填部材が配置されるので、送受信振動子の後端面から発振され蓋体で反射される異常反射波を充填部材で吸収（減衰）することによって、その異常反射波が外乱要因として作用しにくくなる。これにより、測定精度や測定能率を向上させることができ、また、測定対象となる流体の範囲を制限するおそれも小さい。ここで用いる充填部材は上記隙間を埋められるものであれば、形態、性状、材質等を問わない。例えば、ゴムのような弾性体、スポンジのような発泡体の他に、グラスウールのような詰め物でもよい。

なお、送受信振動子の前端部を取り囲む包囲部材、及び蓋体と送受信振動子の後端面との間の隙間を埋める充填部材のうちの少なくとも一方を、ゴムスポンジ、発泡合成樹脂等の発泡高分子材料により構成することができる。

また、上記包囲部材と充填部材とのうちの少なくとも一方について、独立気泡構造を有するように発泡成形された高分子材料により構成する場合には、超音波吸収効果に優れた取付構造を容易に得ることができる。

ここで、発泡高分子材料には発泡プラスチックと発泡エラストマーとを含む。一般には、「プラスチック(plastic)」とは、可塑性（外力を加えると歪を生じて破壊することなく変形し、外力を除いてももとに戻らない性質）を示す高分子物質をいい、「プラストマー(plastomer)」ともいう。また、「エラストマー(elastomer)」とは、常温付近でゴム状弾性（外力を加えると変形するが、外力を除くと完全にもとに戻る性質）を示す高分子物質をいう。ただし、発泡ポリウレタンのように、発泡プラスチックには、内在する気泡（空隙）の伸縮により常温で所定範囲の外力に対して弾性を示すものがある。通常、発泡合成樹脂（例えば、独立発泡ポリエチレン（ＰＥ系））は発泡プラスチック（プラストマー）に、発泡合成ゴム（例えば、独立発泡アクリロニトリル−ブタジエンゴムスポンジ（ＮＢＲ系））は発泡エラストマーに分類される。

また、独立気泡構造を有する高分子材料において、上記超音波吸収効果を得るために、ヤング率Ｅ≦０．０７ＧＰａが好ましい。同様に、ＳＲＩＳ０１０１硬度（Ｃタイプ）≦５０が好ましい。これらの上限値（閾値）を超えると包囲部材や充填部材が硬くなり弾力性が失われてしまうため、超音波吸収効果が低下する。なお、ＳＲＩＳ０１０１は日本ゴム協会標準規格で規定された硬さ測定基準を指す。

したがって、上記課題を解決するために本発明に係る超音波流量計のセンサ取付構造は、
流体を通過させるための流路の壁部に、流体の流れ方向上手側又は下手側に向けて超音波を発振した後、流れ方向上手側又は下手側から到来する超音波を受信する一対の送受信振動子が取り付けられた超音波流量計のセンサ取付構造において、
各々の前記送受信振動子は、筒状の収容ホルダに収容され、その収容ホルダを介して前記流路の壁部に貫通形成された収容孔に挿入され、かつ超音波を発振又は受信して振動する振動面が前記流路に対向するように挿入方向前方側に配置されるとともに、
前記送受信振動子の振動面から発振され前記収容孔で反射した超音波が外乱要因として再びその振動面で受信されることを抑制するために、前記振動面を含む前記送受信振動子の前端部の周囲を取り囲むように、周方向に沿って１又は複数の包囲部材が配置される一方、
前記収容ホルダには、前記送受信振動子の後端面との間に所定の隙間が形成され、かつ周方向に一定の間隔で分散状に形成された接触部で前記送受信振動子の後端面を点接触状態又はそれに近似した微小接触状態で保持して、挿入方向後方側から塞ぐ蓋体が固定され、
前記送受信振動子の後端面から発振され前記蓋体で反射した超音波が外乱要因として再びその後端面で受信されることを抑制するために、前記隙間を埋めるように充填部材が配置されることを特徴とする。

このようなセンサ取付構造によれば、振動面を含む送受信振動子の前端部の周囲を取り囲むように、周方向に沿って１又は複数の包囲部材が配置され、かつ蓋体と送受信振動子の後端面との間の隙間を埋めるように充填部材が配置される。
したがって、淀み部等からの異常反射波と送受信振動子の後端面から発振され蓋体で反射される異常反射波とをともに低減して、超音波吸収効果を一層高めることができる。

（実施例）
次に、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。図１は、一般住宅用ガスメータ等として用いられる超音波流量計の一実施例の全体斜視図を示す。この超音波流量計１００は、本体ユニット１０と中間流路形成ユニット２０と遮断弁３０とから構成され、本体ユニット１０は本体部１１と蓋部１７とからなる。

図２は超音波流量計１００の正面断面図を示し、図２のＡ−Ａ断面図が図３に表わされている。図２に示すように、本体部１１は全体として直方体形状を有し、その上面には、上流側のガス配管に接続される流入口１２及び下流側のガス配管に接続される流出口１３がそれぞれ開口している。また、その内部には、流入口１２と流出口１３との間にガス（流体）を通過させるための本体流路１４が形成されている。本体部１１の下部には、図２の背面側から手前側（嵌合方向）に向けて本体流路切除部１５が形成され、この本体流路切除部１５は、パッキン１７ａ（シール材）を介し蓋部１７によって外部から覆われている。本体部１１の嵌合方向前方側（図２の手前側）の外面には、本体流路切除部１５と連通する一対の窓孔１６，１６（図１参照）が開口している。

図３に示すように、中間流路形成ユニット２０の内部には、本体部１１の本体流路切除部１５にガスの流れ方向と直交する方向（嵌合方向）から嵌合したときに本体流路１４と接続される中間流路２１が貫通形成されている。この中間流路２１は、本体流路１４と滑らかに連続する入口側連結流路２１ｂ，出口側連結流路２１ｃと、両端で両連結流路２１ｂ，２１ｃと連なるとともに、本体流路１４とほぼ直交する形態で本体部１１の下面に沿って配設される直線状中間流路２１ａとから構成されている（図２参照）。また、中間流路形成ユニット２０には、本体部１１に開口する一対の窓孔１６，１６に対応して嵌合方向の前方側に一対の突出部２２，２２がそれぞれ一体形成されている。さらに、中間流路形成ユニット２０の一対の突出部２２，２２には、直線状中間流路２１ａを通過するガスの流量を測定するために、超音波センサ２３の一対の送受信振動子２３ａ，２３ｂがそれぞれ着脱可能に取り付けられている。直線状中間流路２１ａの軸直交断面積を本体流路１４の軸直交断面積よりも小とし（絞り）、直線状中間流路２１ａを流れるガスの流速を速くして超音波センサ２３による流量（流速）の測定精度が高くなるようにしている。なお、流入口１２と中間流路２１との間の本体流路１４には、本体流路１４のガスの流れを遮断する遮断弁３０が設けられている（図２参照）。

したがって、図３において、中間流路２１が本体流路１４と連通するように中間流路形成ユニット２０を本体部１１の本体流路切除部１５に嵌合すると、各突出部２２，２２が本体部１１の各窓孔１６，１６からそれぞれ外部に突出する。そして、各突出部２２，２２はパッキン１６ａ（シール材）を介し各窓孔１６，１６をそれぞれ密閉する。さらに、超音波センサ２３の各送受信振動子２３ａ，２３ｂは、各突出部２２，２２の収容孔２２ａ，２２ｂにそれぞれ外部から挿入され、取付ねじ２７ａ，２７ａ（取付部材）と押圧板２７（押圧部材）とによって着脱可能に固定されている（図４参照）。なお、超音波センサ２３の取付構造については、図４以降で詳述する。

図３に示すように、直線状中間流路２１ａは、本体流路切除部１５への嵌合方向を長辺Ｌ（図３参照）、上下方向を短辺Ｓ（図２参照）とする矩形状に形成されている。そして、超音波センサ２３は次のような反射型Ｖ字配列に構成されている。すなわち、直線状中間流路２１ａの流れ方向直交断面のうち嵌合方向前方側の短辺を形成する壁面（取付面）２１ｄに一対の送受信振動子２３ａ，２３ｂが流れ方向に所定距離Ｗを隔てて取り付けられ、嵌合方向後方側の短辺を形成する壁面を反射面２１ｅとする。

図１に戻り、超音波センサ２３の送受信振動子２３ａ，２３ｂ（センサ素子）で得られた出力信号は、リード線２５，２５を介して流量演算処理回路２４に送信されてガス流量が算出され、流量表示部（図示せず）等を用いて報知される。これらの送受信振動子２３ａ，２３ｂ、流量演算処理回路２４、リード線２５，２５、流量表示部等は流量測定部Ｍを構成している。リード線２５，２５は、窓孔１６，１６から外部に突出して設けられる超音波センサ２３（送受信振動子２３ａ，２３ｂ）から引き出されるので、その芯線部を通じて測定ガスが外部に漏れ出して、気密性が不十分となったり、測定精度が低下したりすることがない。このように、本体部１１・蓋部１７・中間流路形成ユニット２０の三者の気密性が確保され、リード線２５，２５が流路外に位置するので、漏れ出したガスに電気部品の火花が引火して火災が発生することもない。なお、２６は、入口側連結流路２１ｂと直線状中間流路２１ａとの間に設けられ、流路内での測定ガス流の乱れを抑え速度分布を均一化するための整流部材である（図２参照）。

次に、図４はセンサ取付構造の主要部を分解斜視図で示し、図５はそれを組立状態で示している。なお、以下の説明は主として送受信振動子２３ｂについて行うが、送受信振動子２３ａも同様である。また、直線状中間流路２１ａを単に流路と呼ぶ。

図４及び図５において、送受信振動子２３ｂは前後方向に開口した円筒状の収容ホルダ３１に収容され、収容ホルダ３１は流路２１ａの壁部（突出部２２）に貫通形成された収容孔２２ｂに挿入されている。また、送受信振動子２３ｂが超音波を発振又は受信したときに振動する振動面２３ｃが、流路２１ａに斜めに対向するように挿入方向前方側に配置されている。収容ホルダ３１の内周面３１ａには、複数（例えば４個）の爪状（板状）の内側突出部３１ｂが周方向に一定の間隔（例えば９０°間隔）で分散状に膨出形成されている。これらの内側突出部３１ｂは、それぞれ送受信振動子２３ｂの外周面２３ｄに接触（接当）して、例えば線状の微小な接触領域を有する複数の第一接触部（接触部）を形成する。また、収容ホルダ３１の外周面３１ｃが収容孔２２ｂの内周面に挿入固定されている。

一方、蓋体３２には、送受信振動子２３ｂの後端面２３ｆに接触する複数（例えば８個）の爪状（板状）の前方突出部３２ａが周方向に一定の間隔（例えば４５°間隔）で分散状に形成されている。これらの前方突出部３２ａは、それぞれ送受信振動子２３ｂの後端面２３ｆに接触して第二接触部（接触部）を形成する。また、蓋体３２と送受信振動子２３ｂとの間に所定の隙間Ｋが形成される状態で、蓋体３２が収容ホルダ３１に接着固定されている。蓋体３２は蓋体３２と同じ合成樹脂（例えば、ＡＢＳ樹脂））で構成されている。

さらに蓋体３２の挿入方向後方側には、蓋体３２及び収容ホルダ３１を挿入して収容孔２２ｂを閉鎖するために、押圧板２７（押圧部材）が複数（例えば４個）の取付ねじ２７ａ（取付部材）によって流路２１ａの壁部に取付固定されている。押圧板２７の前端面２７ｂと蓋体３２の後端面３２ｂとの間に円盤状の弾性板３３（弾性部材）が配置されている。この弾性板３３は、独立気泡構造を有するように発泡成形された独立発泡アクリロニトリル−ブタジエンゴムスポンジ（ＮＢＲ系）や独立発泡ポリエチレン（ＰＥ系）で構成している。また、弾性板３３の厚みを押圧板２７の前端面２７ｂと蓋体３２の後端面３２ｂとの設定間隔Ｃ（図５（ｂ）参照）よりも大きくしてある。したがって、弾性板３３は押圧板２７の前端面２７ｂからの押圧作用を受けて弾性変形し、蓋体３２及び収容ホルダ３１が挿入方向前方側に押圧され、収容ホルダ３１が収容孔２２ｂの突き当て面２２ｄに当接するまで挿入固定される。

図４及び図５において、送受信振動子２３ｂの振動面２３ｃを含む前端部２３ｅの周囲を取り囲むように、円筒状（リング状）の吸音リング４１（包囲部材）が配置されている。吸音リング４１は、送受信振動子２３ｂの振動面２３ｃから発振され収容孔２２ｂの淀み部２２ｃ（図５（ａ）参照）で反射した超音波が外乱要因として再びその振動面２３ｃで受信されないようにしている。

具体的には、吸音リング４１は、送受信振動子２３ｂの前端部２３ｅの外周面に接着固定され、流路２１ａの淀み部２２ｃとなる収容孔２２ｂと流路２１ａとの接続部分で反射した超音波を吸収又は減衰する。また、吸音リング４１の前縁が送受信振動子２３ｂの振動面２３ｃと面一状（面一ないし挿入方向やや後方側）に位置して、送受信振動子２３ｂの前端部２３ｅの外周面を環状に覆っている。この吸音リング４１は、独立気泡構造を有するように発泡成形された独立発泡アクリロニトリル−ブタジエンゴムスポンジ（ＮＢＲ系）や独立発泡ポリエチレン（ＰＥ系）で構成している。

一方、蓋体３２と送受信振動子２３ｂの後端面２３ｆとの間に形成された隙間Ｋには、その隙間Ｋを埋めるように吸音板４２（充填部材）が配置されている。吸音板４２は、送受信振動子２３ｂの後端面２３ｆから発振され蓋体３２で反射した超音波が外乱要因として再びその後端面２３ｆで受信されないようにしている。具体的には、吸音板４２は、蓋体３２と送受信振動子２３ｂの後端面２３ｆとの間で挟持され、蓋体３２で反射した超音波を吸収又は減衰する。この吸音板４２は、独立気泡構造を有するように発泡成形された独立発泡アクリロニトリル−ブタジエンゴムスポンジ（ＮＢＲ系）や独立発泡ポリエチレン（ＰＥ系）で構成している。

このように、複数の接触部（内側突出部３１ｂ）が周方向に沿って分散して形成される形態で、送受信振動子２３ｂの外周面２３ｄが収容ホルダ３１の内周面３１ａに保持されている。したがって、送受信振動子２３ｂは収容ホルダ３１に点接触（又はそれに近似した微小接触）状態で保持されるので、送受信振動子２３ｂの振動が収容ホルダ３１へ伝わりにくくなり、その結果、表面弾性波が他方の送受信振動子２３ａに伝搬しにくく（外乱要因として作用しにくく）なる。また、このような取付構造によれば、測定条件や取付条件が変化しても、表面弾性波のアイソレーション効果はさほど大きく変動しないので、安定した測定精度及び取付精度を容易に得ることができる。その結果、表面弾性波のアイソレーション効果が高く、Ｓ／Ｎ比に優れた超音波流量計１００を実現することができる。

同様に、複数の接触部（前方突出部３２ａ）が周方向に沿って分散して形成される形態で、送受信振動子２３ｂの後端面２３ｆが収容ホルダ３１を挿入方向後方側から塞ぐ蓋体３２に保持される。したがって、送受信振動子２３ｂは収容ホルダ３１を挿入方向後方側から塞ぐ蓋体３２に点接触（又はそれに近似した微小接触）状態で保持されるので、送受信振動子２３ｂの振動が蓋体３２へ伝わりにくくなり、その結果、送受信振動子２３ｂの背面側で発生する表面弾性波が他方の送受信振動子２３ａに伝搬しにくくなる。よって、送受信振動子２３ｂの前端部側で発生する表面弾性波の場合と同様に、表面弾性波が外乱要因として作用しにくくなる。また、このような取付構造によれば、測定条件や取付条件が変化しても、表面弾性波のアイソレーション効果はさほど大きく変動しないので、安定した測定精度及び取付精度を容易に得ることができる。

また、送受信振動子２３ｂの前端部２３ｅの周囲を取り囲むように吸音リング４１が配置されているので、淀み部２２ｃでの異常反射波を吸音リング４１によって吸収（減衰）できる。同様に、蓋体３２と送受信振動子２３ｂの後端面２３ｆとの間に形成された隙間Ｋには、その隙間Ｋを埋めるように吸音板４２が配置されているので、蓋体３２での異常反射波を吸音板４２によって吸収（減衰）できる。

（変形例）
図６〜図８に収容ホルダ３１の変形例を示す。図６は、収容ホルダ３１の内周面３１ａに、送受信振動子２３ｂの外周面２３ｄに接触する内側突出部３１ｂ（第一接触部；接触部）を形成する場合を示す。このうち図６（ａ）では、４個の爪状の内側突出部３１ｂが周方向に９０°間隔で分散状に膨出形成されており、各内側突出部３１ｂがＬ字状に屈曲して、送受信振動子２３ｂの前端部２３ｅを内側突出部３１ｂで受けやすくしてある。図６（ｂ）では、合計６個の爪状の内側突出部３１ｂが周方向に分散状に膨出形成されており、このうち２個（符号３１ｂ’）は挿入方向前方側に位置し、残り４個（符号３１ｂ”）は挿入方向後方側に位置しているので、周方向へのねじれの発生を抑えることができる。

図６（ｃ）では、４個の爪状の内側突出部３１ｂが周方向に９０°間隔で分散状に膨出形成されており、各内側突出部３１ｂが螺旋状に配置されているので、周方向へのねじれの発生を一層抑えることができる。図６（ｄ）では、４個の爪状の内側突出部３１ｂが周方向に９０°間隔で分散状に膨出形成されており、各内側突出部３１ｂがＳ字状に突出しているので、（接触領域を広げることなく）ばね効果により保持力を高めることができる。

図７は、収容ホルダ３１の外周面３１ｃに、収容孔２２ｂの内周面に接触する外側突出部３１ｄ（第一接触部；接触部）を形成する場合を示す。このうち図７（ａ）では、４個の爪状の外側突出部３１ｄが周方向に９０°間隔で分散状に膨出形成されており、図４及び図５に示す内側突出部３１ｂの変形例に該当する。図７（ｂ）では、４個の爪状の外側突出部３１ｄが周方向に９０°間隔で分散状に膨出形成されており、内側突出部３１ｂが螺旋状に配置された図６（ｃ）の変形例に該当する。図７（ｃ）では、４個の爪状の外側突出部３１ｄが周方向に９０°間隔で分散状に膨出形成されており、内側突出部３１ｂがＳ字状に突出する図６（ｄ）の変形例に該当する。

図８は、収容ホルダ３１の内周面３１ａに、送受信振動子２３ｂの外周面２３ｄに接触する内側突出部３１ｂ（第一接触部；接触部）を形成し、かつ収容ホルダ３１の外周面３１ｃに、収容孔２２ｂの内周面に接触する外側突出部３１ｄ（第一接触部；接触部）を形成する場合を示す。４個の爪状の内側突出部３１ｂが周方向に９０°間隔で分散状に膨出形成され、４個の爪状の外側突出部３１ｄが周方向に９０°間隔で分散状に膨出形成されている。また、内側突出部３１ｂの配列と外側突出部３１ｄの配列とは４５°ずつ位相をずらしてあるので、送受信振動子２３ｂの外周面２３ｄ及び収容孔２２ｂの内周面との保持力が向上する。

以上の説明においては、送受信振動子２３ａ，２３ｂは収容ホルダ３１に収容されてから収容孔２２ａ，２２ｂに挿入される場合のみについて述べたが、送受信振動子２３ａ，２３ｂを直接収容孔２２ａ，２２ｂに挿入してもよい。また、収容ホルダ３１と蓋体３２とを射出等によって一体成形してもよい。さらに、吸音リング４１は周方向に複数分割したものを配置してもよい。そして、実施例では充填部材としてゴムスポンジ等の吸音板４２を隙間Ｋに挟み込んで用いたが、隙間Ｋにグラスウール等を詰めてもよい。

なお、本体ユニット１０が、本体流路１４を内部に有する本体部１１と本体部１１を外部から覆う蓋部１７とから構成される場合についてのみ説明したが、本体ユニット１０は次のような構成であってもよい。すなわち、本体ユニットは半割り状の本体流路を各々有する第一本体部と第二本体部とを合掌構成してもよい。ただし、この場合には窓孔は第一本体部と第二本体部とのうち少なくともいずれか一方に設けられ、蓋部は設けても設けなくてもよい。

本発明に係る超音波流量計の一実施例の全体斜視図。 図１の正面断面図。 図２のＡ−Ａ断面図。 センサ取付構造の主要部を示す分解斜視図。 図４の組立斜視図及び組立断面図。 収容ホルダの変形例を示す斜視図。 収容ホルダの他の変形例を示す斜視図。 収容ホルダのさらに他の変形例を示す斜視図。 従来のセンサ取付構造を示す説明図。

符号の説明

２１ａ 直線状中間流路（流路）
２２ 突出部
２２ａ，２２ｂ 収容孔
２２ｃ 淀み部
２２ｄ 突き当て面
２３ 超音波センサ
２３ａ，２３ｂ 送受信振動子（センサ素子）
２３ｃ 振動面
２３ｄ 外周面
２３ｅ 前端部
２３ｆ 後端面
２７ 押圧板（押圧部材）
２７ｂ 前端面
３１ 収容ホルダ
３１ａ 内周面
３１ｂ 内側突出部（第一接触部；接触部）
３１ｃ 外周面
３１ｄ 外側突出部（第一接触部；接触部）
３２ 蓋体
３２ａ 前方突出部（第二接触部；接触部）
３２ｂ 後端面
３３ 弾性板（弾性部材）
４１ 吸音リング（包囲部材）
４２ 吸音板（充填部材）
１００ 超音波流量計

Claims (8)

1. 流体を通過させるための流路の壁部に、流体の流れ方向上手側又は下手側に向けて超音波を発振した後、流れ方向上手側又は下手側から到来する超音波を受信する一対の送受信振動子が取り付けられた超音波流量計のセンサ取付構造において、
   各々の前記送受信振動子は、筒状の収容ホルダに収容され、その収容ホルダを介して前記流路の壁部に貫通形成された収容孔に挿入され、かつ超音波を発振又は受信して振動する振動面が前記流路に対向するように挿入方向前方側に配置されるとともに、
   前記収容ホルダには、前記送受信振動子の後端面との間に所定の隙間が形成され、かつ周方向に一定の間隔で分散状に形成された接触部で前記送受信振動子の後端面を点接触状態又はそれに近似した微小接触状態で保持して、挿入方向後方側から塞ぐ蓋体が固定され、
   前記送受信振動子の後端面から発振され前記蓋体で反射した超音波が外乱要因として再びその後端面で受信されることを抑制するために、前記隙間を埋めるように充填部材が配置されることを特徴とする超音波流量計のセンサ取付構造。
2. 前記充填部材は、ゴムスポンジ、発泡合成樹脂等の発泡高分子材料により構成されている請求項１に記載の超音波流量計のセンサ取付構造。
3. 前記充填部材は、独立気泡構造を有するように発泡成形された高分子材料により構成されている請求項２に記載の超音波流量計のセンサ取付構造。
4. 流体を通過させるための流路の壁部に、流体の流れ方向上手側又は下手側に向けて超音波を発振した後、流れ方向上手側又は下手側から到来する超音波を受信する一対の送受信振動子が取り付けられた超音波流量計のセンサ取付構造において、
   各々の前記送受信振動子は、筒状の収容ホルダに収容され、その収容ホルダを介して前記流路の壁部に貫通形成された収容孔に挿入され、かつ超音波を発振又は受信して振動する振動面が前記流路に対向するように挿入方向前方側に配置されるとともに、
   前記送受信振動子の振動面から発振され前記収容孔で反射した超音波が外乱要因として再びその振動面で受信されることを抑制するために、前記振動面を含む前記送受信振動子の前端部の周囲を取り囲むように、周方向に沿って１又は複数の包囲部材が配置される一方、
   前記収容ホルダには、前記送受信振動子の後端面との間に所定の隙間が形成され、かつ周方向に一定の間隔で分散状に形成された接触部で前記送受信振動子の後端面を点接触状態又はそれに近似した微小接触状態で保持して、挿入方向後方側から塞ぐ蓋体が固定され、
   前記送受信振動子の後端面から発振され前記蓋体で反射した超音波が外乱要因として再びその後端面で受信されることを抑制するために、前記隙間を埋めるように充填部材が配置されることを特徴とする超音波流量計のセンサ取付構造。
5. 前記包囲部材は、前記送受信振動子の前端部外周面及び／又は前記収容孔の内周面に接触・固定されて、前記流路の淀み部となる前記収容孔と流路との接続部分で反射した超音波を吸収又は減衰する請求項４に記載の超音波流量計のセンサ取付構造。
6. 前記包囲部材は、その前縁が前記送受信振動子の振動面相当位置かそれよりも後方に位置して、前記送受信振動子の前端部外周面を環状に覆う請求項４又は５に記載の超音波流量計のセンサ取付構造。
7. 前記包囲部材は、ゴムスポンジ、発泡合成樹脂等の発泡高分子材料により構成されている請求項４ないし６のいずれか１項に記載の超音波流量計のセンサ取付構造。
8. 前記包囲部材は、独立気泡構造を有するように発泡成形された高分子材料により構成されている請求項７に記載の超音波流量計のセンサ取付構造。

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