JP6424294B1

JP6424294B1 - 超音波流量計の測定管路体の製造方法

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Publication number: JP6424294B1
Application number: JP2018150418A
Authority: JP
Inventors: 村上　英一; 英一村上; 浩平先山
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-08-09
Filing date: 2018-08-09
Publication date: 2018-11-14
Anticipated expiration: 2038-08-09
Also published as: JP2020026973A

Abstract

【課題】金型を用いたブロー成型により、複雑な形状であっても一体として製造し、測定精度を良好とする測定管路体を得る。
【解決手段】測定管路体１０の外形を形成する金型内に溶融した袋状のパリソンを配置し、パリソン内に気体を流入してブロー成型を行う。ブロー成型により、測定管部１１の両端部外側に超音波送受信素子を取り付けるための壁面である超音波入出力部１４ａ、１４ｂが形成され、測定管部１１の端部から直交する方向に、管状の流入管部１２、流出管部１３が形成され、得られた測定管路体１０を取り出して流入管部１２、流出管部１３の端部を切断する。
【選択図】図４

Description

本発明は、超音波ビームを流体中に伝播して、流量を検出するための超音波流量計の測定管路体の製造方法に関するものである。

一般的な超音波流量計においては、測定管路内で測定流体に流速方向、反流速方向に交互に超音波ビームを伝播して、その伝播時間を検出して、時間差法により流体の流速つまり流量を測定する。

特許文献１では、例えば図６に示すように、直管部１の両側に超音波送受信素子２ａ、２ｂを対向的に取り付けて、直管部１に対し流入管部３、流出管部４をコ字状に取り付ける型式の測定管路とされている。

特開昭６０−１１５８１０号公報

特許文献１の場合においても、測定管路は合成樹脂により、金型を用いて射出成型によって一体的に製造できれば、安価であり好ましい。しかし、測定管路は内部構造が複雑なために、射出成型により一体として製造することは困難である。

従って、図６に示すような測定管路を製造する場合には、幾つかの部材に分割して射出成型することになり、これらの部材を溶着等により接合することが通常である。

しかし、特に直管部１の中央で溶着を行う場合には、直管部１中に溶着部の内側にバリ等が発生し管路抵抗となり、流体の流速分布を乱し、測定精度に影響を与えることになる。しかも、製造には幾つかの個所における溶着工程が不可欠である。

更には、従来のように射出成型をする際には、管体の内面は金型に接して成型するために、管体内に金型から磨り減った微細な金属粉や溶け出した金属イオンが残留することがあり、これらの金属粉や金属イオンが流体中に混入し、流体成分に悪影響を及ぼすという問題もある。

本発明の目的は、上述の課題を解決し、金型を用いたブロー成型により形成することにより、複雑な形状であっても一体として製造でき、測定精度を良好とする超音波流量計の測定管路体の製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明に係る超音波流量計の測定管路体の製造方法は、直管状の測定管部の管端間を超音波ビームが伝播する伝播路とし、前記両管端に超音波入出力部が形成され、前記測定管部の両端近傍に流入管部及び流出管部を設ける測定管路体を形成する内型を有し、複数個に分割可能な金型を用いてブロー成型により前記測定管路体を製造する方法であって、前記金型を開いて合成樹脂材を軟融した筒状のパリソンを前記金型内に収納する工程と、前記金型を閉止して前記パリソン内に気体を注入し前記パリソンを膨張させ前記パリソンの外面を前記金型の内型に密着することより成型して前記測定管路体を形成する工程と、前記パリソンの冷却後に前記金型を開いて固化した前記測定管路体を取り出す工程と、前記流入管部及び前記流出管部の端部を切断する工程とを備えたことを特徴とする。

本発明に係る超音波流量計の測定管路体の製造方法によれば、測定管路体が複雑な形状であっても一体として成型することができ、かつ溶着を必要としないので、測定管路体の内面においてバリによる管路抵抗が発生することもなく、良好な流速分布が得られる。

また、パリソンを気体により膨張させてブロー成型を行うため、金型が測定管路体の内面に接することがないので、金型からの微細な金属粉や金属イオンが内面に付着することもなく、流体成分に悪影響を与えることもない。

測定管路体の斜視図である。断面図である。ブロー成型の説明図である。ブロー成型により製造した測定管路体素材の断面図である。超音波送受信素子を取り付けた状態の測定管路体の断面図である。従来例の測定管路の断面図である。

本発明を図１〜図５に図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
図１は実施例の測定管路体１０の斜視図、図２は断面図である。この実施例の測定管路体１０はブロー成型により一体に製造され、直管状の測定管部１１の両端部には、流入管部１２と流出管部１３とがそれぞれ測定管部１１に対して直交して形成されている。測定管部１１の長手方向の管端の２個所の壁面は、超音波入出力部１４ａ、１４ｂとされている。この超音波入出力部１４ａ、１４ｂの外壁面には超音波送受信素子を取り付けるための案内となる断面円形のガイド部１５ａ、１５ｂが形成されている。

この測定管路体１０は、中空の合成樹脂成型品を製造するために好適なブロー成型により製造されている。即ち、図３に示すように、複数個に分割、例えば２つ割りの対称形の金型Ｍａ、Ｍｂ（Ｍｂは図示せず）の空間状の内型Ｉの、流入管部１２を成形する内型Ｉａ、測定管部１１を成形する内型Ｉｂ、流出管部１３を成形する内型Ｉｃに沿って、軟融した筒状の合成樹脂材、所謂パリソンＰを収納し、パリソンＰの先端を金型Ｍａ、Ｍｂで挟着して袋状に封止すると共に、金型Ｍａ、Ｍｂを閉止する。

次いで、パリソンＰ内に空気管Ａを介して矢印方向に空気等の気体を吹き込み、パリソンＰを膨張させて、その外面を金型Ｍａ、Ｍｂの内型Ｉに密着させる。このようにして、例えば厚さ２ｍｍ程度とする測定管路体１０のブロー成型がなされる。

そして、内型Ｉにより成型された測定管路体１０が固化した後に、金型Ｍａ、Ｍｂを開いて取り出すと、図４に示すような測定管路体１０とすべき素材が得られる。更に、それぞれ閉塞された流入管部１２の端部１２ａ、流出管部１３の端部１３ａを点線で示す位置において切断する。これにより、図１、図２に示す測定管路体１０が得られる。

上述の実施例の測定管路体１０の使用に際しては、図５に示すように壁部である超音波入出力部１４ａ、１４ｂの外壁面に、超音波ビームを送発信するピエゾ素子である超音波送受信素子Ｓａ、Ｓｂをグリスを介して接着する。流入管部１２、流出管部１３に別体の流体管路を接続する。超音波送受信素子Ｓａ、Ｓｂはガイド部１５ａ、１５ｂに案内され、正確な位置に取り付けることができる。

そして、測定管部１１内に測定すべき流体を流し、正対する超音波送受信素子Ｓａ、Ｓｂ間の伝播路Ｗを伝播し、超音波送受信素子Ｓａ、Ｓｂで交互に出射される超音波ビームを送受信して、測定管部１１内を流れる流体の速度を求め、測定管部１１の断面積を乗じて流量を算出する。なお、流体の速度は超音波ビームによる時間差方式で求めるが、この流量測定原理は周知であるので、その説明は省略する。

このように、本発明に係る測定管路体１０によれば、ブロー成型により製造されるので、複雑な形状であっても一体として成型することができ、かつ接合を要することなく製造できるので、測定管路体１０の内面に管路抵抗となるバリが発生することもなく、良好な流速分布が得られる。

なお、測定管部１１に対する流入管部１２、流出管部１３の方向は一方向に揃えたが、これらは異なる方向に配置してもよい。また、その方向も必ずしも測定管部１１に対し直交する方向でなくともよい。

測定管路体１０は軟融した合成樹脂製のパリソンＰを気体により膨張させてブロー成型により内面を形成するので、測定管路体１０の内面形成に金型を使用せず、金型の微細な金属粉や金属イオンが付着し残留することがなく、金属粉や金属イオンが流体中に混入することもない。

実施例のブロー成型により製造する測定管路体１０は、射出成型と異なり、内面形状や肉厚を厳密に規制していないので、例えば超音波入出力部１４ａ、１４ｂの厚みや、測定管部１１の内径等にばらつきが生じ、個々の測定管路体１０の特性が異なり、測定誤差が発生することが考えられる。

しかし、測定管路体１０は個々に実流量を流して校正を行い、補正データを付することにより、流量測定の精度は確保される。また、高精度の測定を要しない大まかな流量測定の場合には、校正は行わずにそのまま使用することもできる。

１０測定管路体
１１測定管部
１２流入管部
１３流出管部
１４ａ、１４ｂ超音波入出力部
１５ａ、１５ｂガイド部
Ｉ内型
Ｍａ、Ｍｂ金型
Ｐパリソン
Ｓａ、Ｓｂ超音波送受信素子
Ｗ伝播路

Claims

直管状の測定管部の管端間を超音波ビームが伝播する伝播路とし、前記両管端に超音波入出力部が形成され、前記測定管部の両端近傍に流入管部及び流出管部を設ける測定管路体を形成する内型を有し、複数個に分割可能な金型を用いてブロー成型により前記測定管路体を製造する方法であって、
前記金型を開いて合成樹脂材を軟融した筒状のパリソンを前記金型内に収納する工程と、前記金型を閉止して前記パリソン内に気体を注入し前記パリソンを膨張させ前記パリソンの外面を前記金型の内型に密着することより成型して前記測定管路体を形成する工程と、前記パリソンの冷却後に前記金型を開いて固化した前記測定管路体を取り出す工程と、前記流入管部及び前記流出管部の端部を切断する工程とを備えたことを特徴とする超音波流量計の測定管路体の製造方法。
筒状の前記パリソンは前記流入管部、前記測定管部、前記流出管部に沿って前記金型内に収納することを特徴とする請求項１に記載の超音波流量計の測定管路体の製造方法。
前記パリソン内への気体は、前記流入管部又は前記流出管部の少なくとも一方から注入する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の測定管路体の製造方法。
前記流入管部及び前記流出管部は、前記測定管部に対し直交する方向に形成することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の超音波流量計の測定管路体の製造方法。
前記超音波入出部の外壁面に超音波送受素子の案内部として機能するガイド部を形成することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の超音波流量計の測定管路体の製造方法。