JP6747996B2 - 超音波流量センサ及びその取付方法 - Google Patents

Description

本発明はいわゆるクランプオン式超音波流量センサ及びその取付方法に関する。

超音波流量センサは、配管内を流れる流体の流量を測定するのに用いられている。特許文献１は、配管の外側周面に後付けすることのできるクランプオン式超音波流量センサを開示している。そして、この取付具を使ってクランプオン式超音波流量センサを直径の異なる様々な配管に設置することができる。

特許文献１は、第１、第２のセンサユニットをＶ配置、Ｚ配置する実施例を開示している。Ｖ配置は、配管の第１母線上において、配管の長手方向軸線に沿って離間した第１、第２の位置に夫々第１、第２のセンサユニットが設置される。Ｚ配置は、配管の第１母線上の第１位置に第１センサユニットが設置され、また、この第１母線と直径方向に対抗する第２母線上において、上記第１位置とは、配管の長手方向軸線に沿って離間した第２の位置に第２センサユニットが設置される。

特許文献１に開示の取付具はバンドを使って配管に固定される。Ｖ配置用の取付具に２つのセンサユニットが収容される。すなわち、特許文献１に開示のＶ配置用取付具は、配管の長手方向軸線に沿って離間した位置に、１つの取付具で第１、第２のセンサユニットを位置決めすることができる。そして、この２つのセンサユニットを収容した取付具をバンドを使って配管に固定することで、第１、第２のセンサユニットはＶ配置になる。

Ｚ配置用の取付具には、各取付具毎に1つのセンサユニットが収容される。この取付具を２つ用意し、各取付具毎にバンドで配管に固定することができる。そして、第１取付具を配管の第１母線上の第１位置に位置決めし、第１母線と直径方向に対抗する第２母線上において、上記第１位置とは、配管の長手方向軸線に沿って離間した第２の位置に第２取付具を位置決めすることで、第１、第２のセンサユニットはＺ配置になる。

特開２０００−４６６０７号公報

Ｖ配置、Ｚ配置のいずれにおいても、第１、第２のセンサユニット間の信号の授受の感度を維持するために、第１、第２のセンサユニット間の相対位置を適正に設定する必要がある。特許文献１を再び参照して、Ｖ配置用の取付具は、長手方向軸線上の距離を表す目印を含んでいる。

作業者は、例えば適用する配管の直径、管の肉厚、適用対象の流体などをパラメータとした第１、第２のセンサユニット間の離間距離つまり配管の第１母線上の離間距離を調べる。そして、入手した適正な離間距離の数値に基づいて、Ｖ配置用の取付具内で第１、第２のセンサユニットを上記の目印を頼りに位置決めする。Ｚ配置においては、第１取付具を第１母線上に位置決めすると共に、第１母線と直径方向に対抗する第２母線を探し、そして、この第２母線上に第２取付具を位置決めする必要がある。勿論、第１取付具と第２取付具との間の長手方向軸線上の離間距離を適正化する必要がある。

作業する場所に複数の配管が横並びに配列されている場合、Ｚ配置に第１、第２のセンサユニットを配管に設置する作業は困難を伴う。すなわち、第１、第２のセンサユニットを配管の直径方向に対抗して設置しなければならないが、複数の配管が横並びに配列した作業環境では、配管の回りを自由に動き回れない。

本発明の目的は、クランプオン式の超音波流量センサにおいて、任意の直径の配管に取付具を固定する作業を行うだけで第１、第２のセンサユニットを自動的に適正位置に位置決めすることができる超音波流量センサの取付具を使って、配管に正対した状態のままでＺ配置に第１、第２のセンサユニットを配管に取り付ける作業を進めることができる超音波流量センサ及びその取付方法を提供することにある。

上記の技術的課題は、本発明の第１の局面によれば、
配管内を流れる流体への超音波の送信および配管内を流れる流体からの超音波の受信のうち少なくとも一方を行う第１超音波素子を備えた第１センサユニットと、
前記配管内を流れる流体への超音波の送信および配管内を流れる流体からの超音波の受信のうち少なくとも他方を行う第２超音波素子を備えた第２センサユニットと、
前記第１超音波素子及び前記第２超音波素子の出力信号に基づいて、超音波が前記配管を流れる流体の上流側から下流側に伝搬する時間と下流側から上流側に伝搬する時間との時間差を求めて前記配管内の流体の流量を算出する算出部と、
前記算出部により算出された流量と予め定められた流量しきい値とに基づいて、前記配管内を流れる流体の流量に関するオン／オフ信号を出力する出力部と
を有する超音波流量センサであって、
前記第１センサユニットを収容して該第１センサユニットを前記配管に固定するための第１取付具と、
前記第２センサユニットを収容して該第２センサユニットを前記配管に固定するための第２取付具と、
前記第１取付具と前記第２取付具を前記配管に押しつけて固定するための固定具とを含み、
前記第１取付具は、
前記第１センサユニットを収容する第１収容部と、前記配管の径方向から見たときの前記第２超音波素子に対する前記第１超音波素子の向きを前記配管の軸線方向に整合させるよう前記第１収容部の背面側にて前記配管の外周面に当接する第１位置規制部とを有し、
前記第２取付具は、
前記第２センサユニットを前記配管の径方向に変位可能に収容する第２収容部と、前記配管の径方向から見たときの前記第１超音波素子に対する前記第２超音波素子の向きを前記配管の軸線方向に整合させるよう前記第２収容部の背面側にて前記配管の外周面に当接する第２位置規制部とを有し、
前記第２取付具は、更に、
前記第２センサユニットの変位の方向を前記配管の径方向に規定する変位ガイド部材と、該変位ガイド部材を介して前記第２センサユニットを前記配管に接近させる方向に付勢する付勢部材と、該第２センサユニットが前記配管に接近する限界を規定する止め部材とを有する超音波流量センサを提供することにより達成される。

上記の技術的課題は、本発明の第２の局面によれば、
配管内を流れる流体への超音波の送信および配管内を流れる流体からの超音波の受信のうち少なくとも一方を行う第１超音波素子を備えた第１センサユニットと、
前記配管内を流れる流体への超音波の送信および配管内を流れる流体からの超音波の受信のうち少なくとも他方を行う第２超音波素子を備えた第２センサユニットと、
前記第１超音波素子及び前記第２超音波素子の出力信号に基づいて、超音波が前記配管を流れる流体の上流側から下流側に伝搬する時間と下流側から上流側に伝搬する時間との時間差を求めて前記配管内の流体の流量を算出する算出部と、
を有する超音波流量センサであって、
前記第１センサユニットを収容して該第１センサユニットを前記配管に固定するための第１取付具と、
前記第２センサユニットを収容して該第２センサユニットを前記配管に固定するための第２取付具と、
前記第１取付具と前記第２取付具を前記配管に押しつけて固定するための固定具とを含み、
前記第１取付具は、
前記第１センサユニットを収容する第１収容部と、前記配管の径方向から見たときの前記第２超音波素子に対する前記第１超音波素子の向きを前記配管の軸線方向に整合させるよう前記第１収容部の背面側にて前記配管の外周面に当接する第１位置規制部とを有し、
前記第２取付具は、
前記第２センサユニットを前記配管の径方向に変位可能に収容する第２収容部と、前記配管の径方向から見たときの前記第１超音波素子に対する前記第２超音波素子の向きを前記配管の軸線方向に整合させるよう前記第２収容部の背面側にて前記配管の外周面に当接する第２位置規制部とを有し、
前記第２取付具は、更に、
前記第２センサユニットの変位の方向を配管の径方向に規定する変位ガイド部材と、該変位ガイド部材を介して前記第２センサユニットを配管に接近させる方向に付勢する付勢部材と、該第２センサユニットが前記配管に接近する限界を規定する止め部材とを有する超音波流量センサを用意し、
前記第２取付具を使って前記第２センサユニットを前記配管に仮固定する第１工程と、
該第１工程の次に、前記第２取付具を前記配管の周方向に回転させる第２工程と、
該第２工程の次に、前記第１取付具を使って前記第１センサユニットを前記配管に仮固定すると共に該仮固定の前に前記第１取付具と前記第２取付具との相対的な位置を情報変換機構の作用に基づいて調整する第３工程と、
前記第３工程の次に、前記第１取付具と前記第２取付具とを前記配管に固定することを特徴とする超音波流量センサの取付方法を提供することにより達成される。

すなわち、本発明によれば、クランプオン式の超音波流量センサにおいて、任意の直径の配管に取付具を固定する作業を行うだけで第１、第２のセンサユニットを自動的に適正位置に位置決めすることができる超音波流量センサの取付具を使って、配管に正対した状態のままでＺ配置に第１、第２のセンサユニットを配管に取り付ける作業を進めることができる。

本発明の他の目的及び作用効果は、次の本発明の好ましい実施例の詳しい説明から明らかになろう。

配管に設置した第１実施例の超音波流量センサシステムの斜視図である。 第１実施例の超音波流量センサシステムの側面図である。 第１実施例の超音波流量センサシステムの断面図である。 第１実施例の超音波流量センサシステムに含まれる超音波流量センサの機能ブロック図である。 第１実施例の超音波流量センサシステムの断面図である。 図５から第１、第２センサユニットを省いた断面図である。 第１実施例の超音波流量センサシステムに含まれる第２取付具と第２センサユニットの分解斜視図である。 第１実施例の超音波流量センサシステムに含まれる第１取付具の斜視図である。 第１実施例の超音波流量センサシステムの第２取付具に内蔵された皿バネを説明するための図である。 図９に図示の皿バネを第２取付具に複数内蔵する場合に、この複数の皿バネの１つの配列例を説明するための図である。 図９に図示の皿バネを第２取付具に複数内蔵する場合に、この複数の皿バネの他の配列例を説明するための図である。 配管に組み付けた第２実施例の超音波流量センサシステムの端面図である。 配管に組み付けた第２実施例の超音波流量センサシステムの斜視図である。 配管に組み付けた第２実施例の超音波流量センサシステムを正対して見た正面図である。 配管に組み付けた第２実施例の超音波流量センサシステムの斜視図である。 第２実施例の超音波流量センサシステムに含まれる第２取付具の斜視図である。 第２実施例の超音波流量センサシステムに含まれる第２取付具の分解斜視図である。 第２実施例の超音波流量センサシステムに含まれる第２取付具の端面図である。 第２実施例の超音波流量センサシステムに含まれる第２取付具の断面図である。 配管に取り付けた実施例の超音波流量センサシステムに含まれる第２取付具の斜視図である。 第２実施例の超音波流量センサシステムに含まれる第２センサユニットを第２取付具を使って配管に取り付けた状態を説明するための断面図である。 第２実施例の超音波流量センサシステムに含まれる第１、第２の取付具を配管に取り付けた状態を説明するための断面図である。 温度センサを組み込んだ第１センサユニットを底面側から見た斜視図である。 温度センサを組み込んだ超音波流量センサを配管に取り付けた状態を説明するための断面図である。 温度センサを組み込んだ超音波流量センサを配管に取り付ける際に、先ず、カプラントが配管に接したときの状態を説明するための図である。 温度センサを組み込んだ超音波流量センサを配管に取り付ける際に、図２５に続いて、カプラントが圧縮された状態で配管に熱検知面が接したときの状態を説明するための図である。 図２３、図２４に図示の温度センサを組み込んだ超音波流量センサの機能ブロック図である。 温度センサを組み込んだ超音波流量センサの表示部に、検出した配管の温度及び流量を並んで表示する例を説明するための図である。 第２実施例で採用した取付具の構造を説明するための概略図である。 第２実施例で採用した取付具の構造の変形例を説明するための概略図である。 第１実施例を参照して説明した情報変換機構に含まれる傾斜スリットの形状に関する変形例を説明するための図であり、図２に対応する図である。

以下に、添付の図面に基づいて本発明を説明する。

第１実施例（図１〜図１１）：
第１実施例は典型的にはＺ配置に適した超音波流量センサシステム１として例示してるが、Ｖ配置にも適用できる。超音波流量センサシステム１は第１、第２の取付具２、４を有し、この２つの取付具２、４を使って第１、第２のセンサユニット６、８を配管Ｐの周面に取り付けることができる。第１、第２の取付具２、４は成型品であり、具体的には金属製のプレス成形品である。第１、第２のセンサユニット６、８は超音波流量センサ１０を構成する。実施例の適用は配管Ｐの直径や、配管Ｐの中を流れる流体は特に制限されないが、典型的な適用例を例示的に列挙すれば次の通りである。

(1) 配管Ｐの直径：約44mm〜約100mm（適当な配管Ｐの直径：約48mm〜約90mm）
(2) 配管Ｐの材料：鉄鋼、ＳＵＳ、銅、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）
(3) 流体：水、油、薬液、不凍液（エチレングリコール）、クーラント

第１、第２の取付具２、４を含む超音波流量センサシステム１は、任意の直径の配管Ｐの周面に設置する第１、第２のセンサユニット６、８に関する次の各種の位置決めの自動化が可能である。

(a) 第１取付具２は、これを配管Ｐに固定することで、第１センサユニット６の位置決めが自動的に行われる。この位置決めによって、配管Ｐの中心を通る直径方向に第１センサユニット６を差し向けることができる。（第１センサユニット６の直径方向の位置決め）
(b) 第２取付具４は、これを配管Ｐに固定することで、第２センサユニット８の位置決めが自動的に行われる。この位置決めによって、配管Ｐの中心を通る直径方向に第２センサユニット８を差し向けることができる。（第２センサユニット８の直径方向の位置決め）

(c) また、第１取付具２を配管Ｐに固定することで、この第１取付具２の長手方向軸線を第１母線ＧＬ１に自動的に整合させることができる。
(d) また、第２取付具４を配管Ｐに固定することで、この第２取付具４の長手方向軸線を第２母線ＧＬ２に自動的に整合させることができる。

(e) 第１、第２の取付具２、４は第１情報を第２情報に変換する機能を有し、この情報変換機能は、第１、第２の取付具２、４が協働することによって実現される。第１情報は配管Ｐの直径の情報である。第２情報は、配管Ｐの長手方向軸線に沿った第１、第２の取付具２、４の適正離間距離の情報である。（第１、第２センサユニット６、８の軸線方向の離間距離の適正化）
(f) このように、第１、第２の取付具２、４は、配管Ｐに固定されることで、それぞれ長手方向軸線が第１母線ＧＬ１、第２母線ＧＬ２に自動的に整合される。そして、第１、第２の取付具２、４は、その相互作用によって、第１センサユニット６を第１母線ＧＬ１（図３）上に位置決めし、他方、配管Ｐの軸線方向に第１センサユニット６と適正な離間距離で、第２センサユニット８を第２母線ＧＬ２（図３）上に位置決めする機能を有する。

すなわち、第１、第２取付具２、４を使った第１、第２センサユニット６、８の配管Ｐに対する組み付けに関して次の３つのフェーズで把握することができる。

第１フェーズは上記の工程(a)、(b)及び工程(c)、(d)である。この第１フェーズは、第１、第２取付具２、４を配管Ｐに押し付けることで、配管Ｐの直径方向に関する第１、第２取付具２、４の位置決めが行われ(工程(a)、(b))、そして、第１、第２取付具２、４の長手方向の向きが配管Ｐの軸線方向に整合される(工程(c)、(d))。

第２フェーズは上記の工程(e)である。この第２フェーズは、ガイド部又は情報変換機能によって、第１、第２の取付具２、４が配管Ｐの軸線方向にスライドし、これにより配管Ｐの軸線方向における第１、第２取付具２、４の相対位置が調整される。

第３フェーズは上記の工程(f)である。第１、第２取付具２、４をバンドを使って配管Ｐに固定する。バンドは、第１、第２の取付具２、４を共締めするバンドであってもよいし、第１取付具２、第２取付具４を個々独立して固定するバンドであってもよい。この第３フェーズによって、配管Ｐの軸線方向に関する第１、第２取付具２、４の相対位置が位置決めされる。

図４は超音波流量センサ１０の機能ブロック図である。図４を参照して、超音波流量センサ１０は制御部１２を有し、また、記憶部１４、送信増幅部１６、受信増幅部１８を有する。送信増幅部１６、受信増幅部１８は送信・受信切替回路２０に接続されている。

制御部１２に含まれる送信信号発生部２２で生成したアナログ信号は、送信増幅部１６を経由して送信・受信切替回路２０を通じて第１、第２の超音波素子２４、２６に供給され、第１、第２の超音波素子２４、２６から超音波が発生される。第１の超音波素子２４は第１センサユニット６に含まれる。第２の超音波素子２６は第２センサユニット８に含まれる。

第１センサユニット６（第１超音波素子２４）から発生された超音波は、配管Ｐの中を通る流体に入射される。流体内を伝播する超音波は、第２センサユニット８（第２超音波素子２６）によって受信され、第２超音波素子２６は、受信した超音波に基づくアナログ信号を出力する。第２超音波素子２６から出力されたアナログ信号は送信・受信切替回路２０を通じて受信増幅部１８に供給される。

受信増幅部１８では、送信・受信切替回路２０から受け取ったアナログ信号を増幅すると共にA/D変換回路によりデジタル信号に変換される。このデジタル信号は制御部１２に供給される。

他方、第２センサユニット８（第２超音波素子２６）から発生された超音波は、配管Ｐ（図１、図３）の中を通る流体に入射される。流体内を伝播する超音波は、第１センサユニット６（第１超音波素子２４）によって受信され、第１超音波素子２４は、受信した超音波に基づくアナログ信号を出力する。第１超音波素子２４から出力されたアナログ信号は送信・受信切替回路２０を通じて受信増幅部１８に供給される。

受信増幅部１８では、送信・受信切替回路２０から受け取ったアナログ信号を増幅すると共にA/D変換回路によりデジタル信号に変換される。このデジタル信号は制御部１２に供給される。

制御部１２は、記憶部１４に記憶されているプログラムを実行することにより、信号演算部３０、流量演算部３２、比較・判定部３４の機能が実現される。信号演算部３０では、受信増幅部１８から与えられるデジタル信号に基づいて時間差Δtを測定する。この時間差Δtは、第１超音波素子２４が出力した超音波が第２超音波素子２６によって受信されるまでの時間t1と、第２超音波素子２６が出力した超音波が第１超音波素子２４によって受信されるまでの時間t2との差である。流量演算部３２は、信号演算部３０により測定された時間差Δtに基づいて、配管Ｐの中を流れる流体の速度を所定の式に基づいて算出すると共に、当該流体の流量を別の所定の式に基づいて算出する。

すなわち、第１超音波素子２４及び第２超音波素子２６の出力信号に基づいて、超音波が配管Ｐを流れる流体の上流側から下流側に伝搬する時間と下流側から上流側に伝搬する時間との時間差Δtを求めて配管Ｐ内の流体の流量を算出する。

超音波流量センサ１０は、ユーザが操作するボタンなどの操作部３６や７セグメントＬＥＤや薄型表示器で構成される表示部３８等を有し、また、外部機器とのインターフェースを構成するコネクタなどの出力部４０を有する。

表示部３８の表示や出力部４０を通じた外部機器には、予め設定したしきい値（設定値）に基づく制御出力が出力される。すなわち、予め定められた流量しきい値との対比で、検出した配管Ｐ内を流れる流体の流量に関するオン／オフ信号が出力される。また、積算流量毎にパルス出力される。また、例えば通信を使って流量計測値がデジタル出力される。

上記の構成要素を第１、第２のセンサユニット６、８のいずれに搭載するかは任意である。図１ないし図３に図示の第１センサユニット６にはメイン基板４２（図３）が搭載され、このメイン基板４２に制御部１２や記憶部１４などが搭載されている。また、第１センサユニット６には、ユーザインターフェースを構成する操作部３６や７セグメントＬＥＤや薄型表示器で構成される表示部３８、外部機器とのインターフェースを構成するコネクタなどの出力部４０が搭載されている（図１）。

図３を参照して、第１センサユニット６に組み込まれた第１センサ部４４は、上記の第１超音波素子２４と第１くさび部材４６を含む。第２センサユニット８に組み込まれた第２センサ部４８は、上記の第２超音波素子２６と第２くさび部材５０を含む。第１センサ部４４及び第２センサ部４８は、図３から直ちに理解できるように、配管Ｐの周面に圧接した状態で位置決めされる。好ましくは、第１センサ部４４、第２センサ部４８と配管Ｐとの間に音響結合媒体つまりカプラントＣpが介装される。このカプラントＣpは固体（例えば弾性カプラントつまりゴムシート）であるのが好ましいがグリスなどの流動体であってもよい。

カプラントＣpについて更に詳述する。カプラントＣpは、くさび部材４６、５０の音響インピーダンス値と配管Ｐの音響インピーダンス値との間の音響インピーダンス値を有することが好ましい。これにより、カプラントＣpと配管Ｐとの間、及び、カプラントＣpとくさび部材４６、５０との間での超音波の反射をより小さくすることができる。その結果、超音波素子による超音波の送信効率および受信効率を向上させることができる。

例えば、代表的な媒質の音響インピーダンスは、次のとおりである。空気：４２８ｋｇ／ｍ^２ｓ、鉄：４６．４×１０^６ｋｇ／ｍ^２ｓ、ポリエチレン：１．７５×１０^６ｋｇ／ｍ^２ｓ。

図５は、配管Ｐに第１、第２のセンサユニット６、８を第１、第２の取付具２、４を使って固定した状態の断面図である。図６は、図５から第１、第２のセンサユニット６、８を省いた図である。図７は、第２取付具４と第２センサユニット８の分解斜視図である。図５〜図７を参照して、第２取付具４は、配管Ｐに対する第２取付部４Ｍと、第２センサユニット８を受け入れる第２ユニット収容部４Ｕとを有する。第２取付部４Ｍは、配管Ｐの長手方向軸線Ａｘ(p)に沿って延びる長さを有し、第２取付部４Ｍの一端部４Ｍaと他端部４Ｍbは、図２から最も良く分かるように、第１、第２のバンドＢd(1)、Ｂd(2)を使って配管Ｐに固定される。第１、第２のバンドＢd(1)、Ｂd(2)は一端部４Ｍa又は他端部４Ｍbを挟み込んだ状態で配管Ｐを周回り方向に巻回される。各バンドＢd(1)、Ｂd(2)は固定部材５２（図２）によって配管Ｐの周囲にリング状に配置され、この固定部材５２のネジ５２a（図２）を締め付けることにより、各バンドＢd(1)、Ｂd(2)を緊張させることができ、また、この緊張状態を保持することができる。

第２取付具４の第２取付部４Ｍは第２位置規制部５４を有している。この第２位置規制部５４の断面形状は後に説明する。第２取付具４は、また、第２位置規制部５４の両側縁から互いに対向して延びる一対の第２アーム部５６を有する。

図２、図７を参照して、典型例として、第２取付部４Ｍにおいて長手方向に離間して位置する一端部４Ｍa及び他端部４Ｍbが第２位置規制部５４を構成する。この第２位置規制部５４は、典型的には、配管Ｐの円形断面において２箇所ＣＬ(2)、ＣＬ(2)で接する形状を有する（図５、図６）。各接触箇所ＣＬ(2)は配管Ｐの長手方向軸線Ａｘ(p)と平行に延びる。

第２取付具４を配管Ｐに取り付けたときに、配管Ｐを断面してみたときに、第２センサユニット８つまり第２母線ＧＬ２を挟んで少なくとも２箇所ＣＬ(2)で配管Ｐと接することで、第２センサユニット８を第２母線ＧＬ２（図３）に整合させることができると共に、第２センサユニット８を配管Ｐの中心を通る直径方向に差し向けることができる。換言すれば、第２位置規制部５４によって、配管Ｐに第２取付具４を固定することで第２取付具４の長手方向軸線を配管Ｐの第２母線ＧＬ２に整合させることができる。

第２位置規制部５４は、配管Ｐを横断する方向に切断した断面形状において、図５、図６から良く分かるように第２母線ＧＬ２（図３）に関して対称形状を有しているのが好ましく、第２母線ＧＬ２から同じ距離離れた箇所で接する形状を有しているのがよい。典型的には、第２位置規制部５４は、第２母線ＧＬ２を挟んで一方側と他方側に所定の角度で延びる一対の成形された傾斜翼部を有する形状を有しているのが良い。

第２取付部４Ｍの第２アーム部５６は、第２位置規制部５４の両側から配管Ｐの両側に沿って延びる形状を有している。各第２アーム部５６は、傾斜したスリット５８を有し（図２、図７）、スリット５８は互いに平行に延びる一対の傾斜縁５８a、５８aで規定されている。

図８を参照して第１取付具２を説明する。第１取付具２は、配管Ｐに対する第１取付部２Ｍと、第１センサユニット６を受け入れる第１ユニット収容部２Ｕとを有する。第１取付部２Ｍは、配管Ｐの長手方向軸線Ａｘ(p)に沿って延びる長さを有し、第１取付部２Ｍの一端部２Ｍaと他端部２Ｍbは、図２から最も良く分かるように、前述した第１、第２のバンドＢd(1)、Ｂd(2)を使って配管Ｐに固定される。すなわち、第１、第２のバンドＢd(1)、Ｂd(2)は、第１取付具２と第２取付具４とを配管Ｐに共締めで固定するのに用いられているが、第１取付具２と第２取付具４とを夫々別のバンドで配管Ｐに固定するようにしてもよい。

第１取付具２の第１取付部２Ｍは第１位置規制部６０（図８）を有している。この第１位置規制部６０は、図５、図６を参照して、典型的には、配管Ｐの円形断面において２箇所ＣＬ(1)で接する形状を有する。換言すれば、第１取付具２を配管Ｐに取り付けたときに、配管Ｐを断面してみたときに、第１センサユニット６を挟んで少なくとも２箇所ＣＬ(1)で配管Ｐと接することで、第１センサユニット６を第１母線ＧＬ１に整合させることができると共に、第１センサユニット６を配管Ｐの中心を通る直径方向に差し向けることができる。換言すれば、第１位置規制部６０によって、配管Ｐに第１取付具２を固定することで第１取付具２の長手方向軸線を配管Ｐの第１母線ＧＬ１に整合させることができる。

図５、図６、図８を参照して、第１取付具２は、また、第１位置規制部６０の両側縁から互いに対向して延びる一対の第１アーム部６２を有する。第１アーム部６２は、前述した第２取付具４の第２アーム部５６と同様に成形された翼の形状を有している。第１アーム部６２は配管Ｐから直径方向に離れる方向に延びており、この対の第１アーム６２で挟まれた空間に第１センサユニット６が収容される。そして、第１アーム部６２は第２アーム部５６と隣り合わせの状態で部分的にオーバーラップしている。この第１、第２のアーム部６２、５６のオーバーラップ部分において、第１アーム部６２にピン６４が固設され、また、第２のアーム部５６に傾斜スリット５８が形成されている。傾斜スリット５８は、配管Ｐの直径方向Ｄｍに対する配管Ｐの長手方向へ傾斜して延びている。傾斜スリット５８の幅は、スリット５８の入口から深部までその長手方向に同じ幅を有している。

Ｚ配置においては、第１センサユニット６と第２センサユニット８は配管Ｐの中心を通る直径方向に対向した第１母線ＧＬ１と第２母線ＧＬ２上に配置される（図３、図５）。図１、図２を参照して、この第１、第２の母線ＧＬ１、ＧＬ２を含む平面を挟んで、第２取付具４の成形された第２アーム部５６の一対の傾斜スリット５８は対称に位置し、また、第１取付具２の一対のピン６４が対称に位置しているのが好ましい。各ピン６４は、これに対応する傾斜スリット５８に受け入れられる。各ピン６４の直径は、傾斜スリット５８の幅と実質的に同じであるのが好ましく、ピン６４は傾斜スリット５８に案内されて傾斜スリット５８の中を移動することができる。

第１取付具２、第２取付具４を使って任意の直径の配管Ｐに第１、第２センサユニット６、８を取り付けたときに、第１取付具２のピン６４と第２取付具４の傾斜スリット５８は情報変換機能を実現するための要素を構成する。すなわち、配管Ｐの直径の情報は、配管Ｐの直径方向に離間して位置する第１、第２の取付具２、４によって検出され、この配管Ｐの直径の情報は、傾斜スリット５８の中で移動可能なピン６４によって、配管Ｐの長手方向軸線Ａｘ(p)に沿った第１、第２の取付具２、４の適正な離間距離の情報に変換されることにより、配管Ｐの長手方向軸線Ａｘ(p)方向の第１、第２の取付具２、４の相対的な位置が規定され、そして、第１、第２取付具２、４を配管Ｐの長手方向軸線Ａｘ(p)に沿ってスライドさせ、第１、第２取付具２、４を位置決めする。この情報変換機能は、配管Ｐの長手方向軸線Ａｘ(p)方向における第１、第２取付具２、４の相対的な位置決めを誘導するガイド部の一つの具体的な機能であり、また、その構成はガイド部の具体的な一つの構成である。

任意の直径の配管Ｐに第１、第２の取付具２、４を適用するときに、上記の情報変換機能を円滑に発揮させるために第１取付具２の一対の第１アーム部６２は、これに対応する第２取付具４の一対の第２アーム部５６と互いに隣り合わせの状態で且つ互いに平行であるのがよい。更に好ましくは、第１取付具２の一対の第１アーム部６２は互いに平行であるのがよく、また、第２取付具４の一対の第２アーム部５６も互いに平行であるのがよい。

図２を参照して、典型例として、第２取付部４Ｍにおいて長手方向に離間して位置する一端部４Ｍa及び他端部４Ｍbの少なくとも２箇所が第２位置規制部５４を構成するが、第２位置規制部５４は第２取付部４Ｍの長手方向に連続的に位置していてもよい。図６を参照して、この第２位置規制部５４は、典型的には、配管Ｐの円形断面において２箇所ＣＬ(2)、ＣＬ(2)で接する成形された形状を有する。換言すれば、第２取付具４を配管Ｐに取り付けたときに、配管Ｐを断面してみたときに、第２母線ＧＬ２（図３、図５）を挟んで対称の位置で少なくとも２箇所ＣＬ(2)で配管Ｐと接することで、第２センサユニット８を第２母線ＧＬ２に整合させることができると共に、第２センサユニット８を配管Ｐの中心を通る直径方向に差し向けることができる。換言すれば、第２位置規制部５４によって、配管Ｐに第２取付具４を固定することで第２取付具４の長手方向軸線を配管Ｐの第２母線ＧＬ２に整合させることができる。

上述したように、第２取付具４の第２位置規制部５４は、配管Ｐを横断する方向に切断した断面形状において、第２母線ＧＬ２に関して対称形状を有しているのが好ましく、第２母線ＧＬ２から同じ距離離れた箇所ＣＬ(2)で接する成形された形状を有しているのがよい。典型的には、第２位置規制部５４は、第２母線ＧＬ２を挟んで一方側と他方側に所定の角度で延びる一対の成形された傾斜翼部を有する形状を有しているのが良い。このことは、第１取付具２の第１位置規制部６０についても同様である。

第１取付具２と第２取付具４とを配管Ｐに固定したときに、次の位置決めが自動的に行われる。

(1)傾斜スリット５８とピン６４との対の組み合わせは、夫々、前述した第１情報を第２情報に変換する機能を有する。第１情報は配管Ｐの直径の情報である。第２情報は、配管Ｐの長手方向軸線に沿った第１、第２の取付具２、４の予め規定した適正離間距離の情報である。配管Ｐを挟んで対峙する第１取付具２と第２取付具４との相対位置は、配管Ｐの直径の情報である。そして、傾斜スリット５８によって配管Ｐの長手方向軸線Ａｘ(p)の方向に案内されるピン６４によって、第１情報が第２情報に変換され、第２取付具４は、傾斜スリット５８の傾斜角度つまり配管Ｐの直径方向からの角度によって、第１の取付具２から配管Ｐの長手方向軸線Ａｘ(p)に沿った適正な離間距離に位置決めされる。

(2)傾斜スリット５８とピン６４は、成型品である第１、第２取付具２、４の第１アーム部６２の対、第２のアーム部５６の対に夫々配置され、対応する第１、第２のアーム部６２、５６が互いに隣り合わせに位置しているため、第１、第２取付具２、４を直径の異なる配管Ｐに適用しても、第１、第２センサユニット６、８の前述した直径方向の位置決めを保持することができる。

(3)傾斜スリット５８とピン６４は、成型品である第１、第２取付具２、４の第１アーム部６２の対、第２のアーム部５６の対に夫々配置され、対応する第１、第２のアーム部６２、５６が互いに隣り合わせに位置しているため、第１、第２取付具２、４を直径の異なる配管Ｐに適用しても、前述した第１、第２の母線ＧＬ１、ＧＬ２（図３）上への第１、第２センサユニット６、８の位置決めを保持することができる。

図２、図３を参照して、配管Ｐの長手方向軸線Ａｘ(p)において、第１、第２の取付具２、４の一端部、他端部が、夫々、第１、第２のバンドＢd(1)、Ｂd(2)で共締めされている。第１取付具２と第２取付具４とを別のバンドを使って配管Ｐに固定してもよい。

図３を引き続き参照して、第１取付具２には、第１ボルトＢt(1)を使って第１センサユニット６が締結される。第１ボルトＢt(1)の締め付け方向は第１センサユニット６が配管Ｐに圧接する方向つまり配管Ｐの直径方向である。したがって、第１ボルトＢt(1)を締め付けることにより第１センサユニット６が配管Ｐに圧接した状態になる。

第２取付具４には、第２ボルトＢt(2)を使って第２センサユニット８が締結される。第２ボルトＢt(2)の締め付け方向は第２センサユニット８が配管Ｐに圧接する方向つまり配管Ｐの直径方向である。したがって、第２ボルトＢt(2)を締め付けることにより第２センサユニット８が配管Ｐに圧接した状態になる。

好ましい態様として、少なくとも第２取付具４に関し、第２センサユニット８が配管Ｐと圧接する方向に付勢する付勢部材６６を配置させるのがよい。この実施例では、付勢部材６６は、第２ボルトＢt(2)と同軸に配置された複数の皿バネ（図９）によって構成されている。皿バネ６６は、中心穴６６aを備えた円錐の形状を有し、皿バネ６６の高さを低くする方向に荷重を加えることでバネ力を発揮させることができる。実施例では、第２ボルトＢt(2)と同軸に複数の皿バネ６６が配置されている。第１取付具２にも、第１センサユニット６が配管Ｐと圧接する方向に付勢する付勢部材（皿バネ）６６を配置させてもよい。

複数の皿バネ６６の配列に関し、図１０に図示のように、皿バネを１つ又は複数おきに上下反転させて配置した第１皿バネ列であってもよいし、図１１に図示のように、複数の皿バネを上下反転させることなく、全て同じ向きに配置した第２皿バネ列であってもよい。

第２取付具４に付勢部材６６を付加することにより、配管Ｐに対して、配管Ｐの１つの側に正対した状態でＺ配置の第２取付具４及び第１取付具２を取り付けることができる。具体的にその工程を説明すると次の通りである。

（工程１）第２取付具４に第２センサユニット８を組み付ける（図５）。
（工程２）工程１と同じ要領で第１取付具２に第１センサユニット６を組み付ける。

（工程３）作業者が配管Ｐに正対した状態で、第２センサユニット８を装着した第２取付具４を配管Ｐに仮固定すると共に第１センサユニット６を装着した第１取付具２を配管に仮固定する。この仮固定は、バンドＢd(1）、Ｂd(2）を使って行うことができる。この仮固定の状態において、第２センサユニット８は、第２取付具４の皿バネ６６によって配管Ｐの周面に向かって付勢された状態にある。また、第２取付具４は、作業者から見て配管Ｐの反対側に位置することになる。

（工程４）第２取付具４の２つの傾斜スリット５８の中に第１取付具２の２つのピン６４が正規に位置していることを確認したら、バンドＢd(1）、Ｂd(2）をしっかりと締めて、第１、第２の取付具２、４を配管Ｐに固定する。

これにより、傾斜スリット５８とピン６４との協働によって、第１センサユニット６を第１母線ＧＬ１上に位置決めした状態になり、第２センサユニット８を第２母線ＧＬ２上に位置決めした状態になる。そして、第１、第２のセンサユニット６、８は、配管Ｐの長手方向軸線Ａｘ(p)に沿って離間され、その離間距離が適正化される。また、第２センサユニット８は、第２取付具４の皿バネ６６によって配管Ｐの周面に圧接した状態になる。

なお、工程２の第１取付具２に第１センサユニット６を組み付けるのを、上記工程４の第１、第２の取付具２、４を配管Ｐに固定する工程の後に行うようにしてもよい。第１取付具２に第１センサユニット６をボルトＢｔ(1)を使って固定することで、このボルトＢｔ(1)の締め付けによって第１センサユニット６は配管Ｐに圧接した状態を作ることができる。また、上述した工程４における第２の取付具４の状態は、上述した工程３における「仮固定の状態」と比較して、「本固定の状態」にあるといえる。より具体的には、第２の取付具４は、「仮固定の状態」では、配管Ｐの外周に沿った回転が許容されている。一方、第２の取付具４は、「本固定の状態」では、配管Ｐの外周に沿った回転が規制されている。要するに、第２の取付具４は、配管Ｐの外周に沿った回転が許容される第１の状態と、配管Ｐの外周に沿った回転が規制される第２の状態をとり得る。第１の状態と第２の状態を実現するための固定具の一例として、上述したバンドＢd(1）、Ｂd(2）を用いてもよい。

第２実施例（図１２〜図２２）：
図１２などに図示の第２実施例の超音波流量センサシステム２００に含まれる第１、第２のセンサユニットは、上述した第１実施例に含まれる第１、第２のセンサユニット６、８（図１〜図３）と同じであることから、この第２実施例の説明において、第１センサユニットに参照符号６を付し、第２センサユニットに参照符号８を付すことにより、その詳しい説明を省略する。

第２実施例の超音波流量センサシステム２００は第１、第２の取付具２０２、２０４を有し、この２つの取付具２０２、２０４を使って第１、第２のセンサユニット６、８を配管Ｐの周面に取り付けることができる。第２実施例の超音波流量センサシステム２００はＺ配置に適した取付システムである。

第２実施例の適用は配管Ｐや配管Ｐの中を流れる流体は特に制限されないが、典型的な適用例を例示的に列挙すれば次の通りである。

(1) 配管Ｐの直径：100mm〜220mm（適当な配管Ｐの直径：約114mm〜約216mm）
(2) 配管Ｐの材料：鉄鋼、ＳＵＳ、銅、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）
(3) 流体：水、油、薬液、不凍液（エチレングリコール）、クーラント

クランプオン式の超音波流量センサにおいて、任意の直径の配管に取付具を固定する作業を行うだけで第１、第２のセンサユニットを自動的に適正位置に位置決めすることができる超音波流量センサの取付具を使って、配管に正対した状態のままでＺ配置に第１、第２のセンサユニットを配管に取り付ける作業を進めることができる。
図１６〜図２１を参照して第２センサユニット８が設置される取付具つまり第２取付具２０４を説明する。図１７を参照して、第２取付具２０４の第２の取付部は、プレス成形された細長い第２位置規制部２０６と、この第２位置規制部２０６の一側縁及び他側縁に連結された第２アーム部２０８を有する。第２位置規制部２０６と第２アーム部２０８は、配管Ｐの長手方向軸線Ａｘ(p)に沿った長さを有する。

第２アーム部２０８は、配管Ｐの断面円形に沿った周方向に屈曲可能である。具体的には、第２アーム部２０８は屈曲可能なプレート部材、好ましくはパンチングメタルで構成されている。第２アーム部２０８をパンチングメタルで構成することにより、第２アーム部２０８の所定の剛性を確保しつつ第２アーム部２０８を軽量化することができる。

図１８は第２位置規制部２０６の端面図であり、図１９は第２位置規制部２０６の断面図である。図１６〜図１９を参照して、第２位置規制部２０６は、第２センサユニット８を包囲するユニット収容部材２１０（図１７、図１９）を貫通するボルト２１２が螺合されるナット２１４（図１９）を有する。ボルト２１２は、配管Ｐの直径Ｄm上つまり第２母線ＧＬ２上において間隔を隔てて２本配置されている。ユニット収容部材２１０は、第２位置規制部２０６及びこの第２位置規制部２０６から起立する一対の縦壁２１６（図１７）と協働して第２ユニット収容部を構成する。図２１を参照して、このボルト２１２には、前述した複数の皿バネ６６が同軸に配置され、この皿バネ６６によって第２センサユニット８は配管Ｐと圧接する方向に付勢されている。

図２１を参照して、第２取付具２０４において、第２センサユニット８を挟んで位置する２本のボルト２１２と同軸に配置された複数の皿バネ６６の付勢力は、フランジ２４０を押圧する。このフランジ２４０は第２センサユニット８に係合されている。したがって、皿バネ６６によって第２センサユニット８は配管Ｐと圧接する方向に付勢され、また、第２センサユニット８は配管Ｐと圧接する方向に可動である。この第２センサユニット８の変位を配管Ｐの径方向にガイドする部材を図２１において参照符号２４４で図示してある。

図２１を参照すると理解できるように、変位ガイド部材２４４は、配管Ｐの軸線方向に第２センサユニット８を挟んで離間して２つ設けられている。そして、この各変位ガイド部材２４４は皿バネ６６によって配管Ｐの方向に付勢され、この付勢力を第２センサユニット８に伝える。

そして、変位ガイド部材２４４によって配管Ｐの径方向に規定される第２センサユニット８の可動域のうち、第２センサユニット８が配管Ｐに接近する方向の規制は止め部材２４２によって行われる。すなわち、ボルト２１２のナット２１４に隣接して、ボルト２１２と同軸に止め部材２４２が配置され、この止め部材２４２によって、第２センサユニット８が配管Ｐに接近する限界が規定されている。なお、この構成は、第１実施例でも同じである（図３）。また、この構成は、第１センサユニット６と第１取付具２０２との構成においても同じであってもよい。

すなわち、第１実施例も同じであるが、第２実施例の第２取付具２０４において、第２センサユニット８は、第２取付具２０４に対して配管Ｐの径方向に変位可能であり、皿バネ６６によって配管Ｐと圧接する方向に付勢されている。そして、第２センサユニット８は、止め部材２４２によって配管Ｐと接近する方向の限界が規定されている。これにより、第２センサユニット８と配管Ｐとの間に介装されるカプラントＣpを押し潰す程度の一定性を担保している。この構成は、第１取付具２０２と第１センサユニット６との関係においても採用可能である。

第２位置規制部２０６は、図１８、図１９から良く分かるように、第２母線ＧＬ２を挟んで対称形状を有し、第２母線ＧＬ２を挟んで一方側と他方側に所定の角度で延びる一対の成形された傾斜翼部を有する形状を有している。そして、第２位置規制部２０６は、第２母線ＧＬ２を挟んで、第２母線ＧＬ２から等距離の２箇所ＣＬ(2)で接している。これにより、第２センサユニット８を第２母線ＧＬ２に整合させることができると共に、第２センサユニット８を配管Ｐの中心を通る直径方向Ｄmに差し向けることができる。

図１７を参照して、第２取付具２０４の一部を構成する各第２アーム部２０８つまりパンチングメタルは、その長手方向中央部分に、前述したピン６４（図２０）が固定されている。前述したように、第２位置規制部２０６は第２母線ＧＬ２上を延びる細長い形状を有する。この第２位置規制部２０６の一方の側縁と他方の側縁とに第２アーム部２０８が連結され、この一対の第２アーム部２０８において、第２母線ＧＬ２を挟んで対称の位置に上記のピン６４が設置されている。パンチングメタルからなる第２アーム部２０８は可撓性であり、配管Ｐの円周方向に屈曲可能である。したがって、第２アーム部２０８は、配管Ｐの周面に沿って且つ配管Ｐの周面に隣接した状態で巻き付くことができる。

配管Ｐの長手方向軸線Ａｘ(p)において、パンチングメタルからなる第２アーム部２０８の一端と他端の各々に金属製のバンドＢd(3)が取付けられている（図２０）。この２つのバンドＢd(3)を使って第２取付具２０４を配管Ｐに固定することができる。

図２２は、第１センサユニット６が設置される取付具つまり第１取付具２０２を説明するための図である。第１取付具２０２の構成は、上述した第２取付具２０４と実質的に同じである。第１取付具２０２の一対の縦壁２２４は、第２取付具２０４の縦壁２１６に対応する。

第１取付具２０２は第１位置規制部２２０を有し（図２２）、第１位置規制部２２０は、第２取付具２０４の第２位置規制部２０６に対応する。第１アーム部２２２を有し、この第１アーム部２２２は、第２取付具２０４のパンチングメタルからなる第２アーム部２０８に対応する。配管Ｐの長手方向軸線Ａｘ(p)において、パンチングメタルからなる第１アーム部２２２の一端と他端の各々に金属製のバンドＢd(4)が取付けられている。第２取付具２０４の第２アーム部２０８の上に第１取付具２０２の第１アーム部２２２を重ね合わせた状態で、第１取付具２０２を２つのバンドＢd(4)を使って配管Ｐに固定することができる。

第１取付具２０２と第２取付具２０４との相違点は次の２点である。
(1）配管Ｐの長手方向軸線Ａｘ(p)に沿った長さ寸法において、第１取付具２０２の第１アーム部２２２が、第２取付具２０４の第２アーム部２０８よりも小さい。
(2) 第１取付具２０２の第２アーム部２２２に、前述した傾斜スリット５８が形成され、この傾斜スリット５８の中に第２取付具２０４のピン６４が配置されている。

第２実施例において、傾斜スリット５８とピン６４によって、第１、第２の取付具２０２、２０４は第１情報を第２情報に変換する機能を発揮することができる。第１情報は、第１、第２の取付具２０２、２０４を取り付けた配管Ｐの直径の情報である。第２情報は、配管Ｐの長手方向軸線Ａｘ(p)に沿った第１、第２の取付具２０２、２０４の適正離間距離の情報である。したがって、第１、第２の取付具２０２、２０４は、傾斜スリット５８とピン６４によって、配管Ｐの長手方向軸線Ａｘ(p)に沿った適正な離間距離に位置決めされる。

また、第１、第２の取付具２０２、２０４は、その相互作用によって、第１センサユニット６を第１母線ＧＬ１（図１２）上に位置決めし、他方、第２センサユニット８を第２母線ＧＬ２（図１２）上に位置決めする機能を有するのは、第１の実施例の超音波流量センサシステム１と同じである。

第２実施例の超音波流量センサシステム２００は、作業者が配管Ｐの一方の側から正対した状態で第１、第２の取付具２０２、２０４を使って第１、第２のセンサユニット６、８を設置することができる。その作業手順及び作業内容を説明すると次の通りである。

（工程１）第２取付具２０４に第２センサユニット８を組み付ける（図１７）。
（工程２）作業者が配管Ｐに正対した状態で、第２センサユニット８を装着した第２取付具２０４を配管Ｐに仮固定する。この仮固定は、第２取付具２０４のバンドＢd(3）を使って行うことができる。この仮固定の状態において、第２センサユニット８は、第２取付具２０４の皿バネ６６によって配管Ｐの周面に向かって付勢された状態にある。

（工程３）第２取付具２０４を配管Ｐの周方向に回転させて、作業者から見て配管Ｐの反対側に第２取付具２０４を位置させる。
（工程４）図１７は第２取付具２０４に関するものであるが、この第２取付具２０４の場合と同じ要領で、第１取付具２０２に第１センサユニット６を組み付ける。

（工程５）作業者が配管Ｐに正対した状態で、第１センサユニット６を装着した第１取付具２０２を配管Ｐに仮固定する。この仮固定は、第１取付具２０２のバンドＢd(4）を使って行うことができる（図２２）。この仮固定の状態において、第１センサユニット６は、第１取付具２０２の皿バネ６６によって配管Ｐの周面に向かって付勢された状態にある。第１取付具２０２を配管Ｐに仮固定することにより、この第１取付具２０２の傾斜スリット５８と第２取付具２０４のピン６４との協働によって、第１センサユニット６を第１母線ＧＬ１上に仮位置決めした状態になり、第２センサユニット８を第２母線ＧＬ２上に仮位置決めした状態になる。

（工程６）第２取付具２０４を配管Ｐに固定する。また、第１取付具２０２を配管Ｐに固定する。これにより、第１センサユニット６は第１母線ＧＬ１上に位置決めされる。また、第２センサユニット８は第２母線ＧＬ２上に位置決めされる。また、第１、第２のセンサユニット６、８は、配管Ｐの長手方向軸線Ａｘ(p)に沿って離間され、その離間距離が適正化される。また、第１センサユニット６は、第１取付具２０２の皿バネ６６によって配管Ｐの周面に付勢された状態になる。同様に、第２センサユニット８は、第２取付具２０４の皿バネ６６によって配管Ｐの周面に向かって付勢された状態になる。

以上の説明から直ちに理解できるように、作業者が配管Ｐに正対した状態を継続した中で、第１、第２のセンサユニット６、８を配管Ｐに適正にＺ配置することができる。換言すれば、配管Ｐの直径方向に対向する第１、第２の母線ＧＬ１、ＧＬ２に第１、第２のセンサユニット６、８を適正に組み付けるために、作業者は配管Ｐの周囲を回り込む必要はない。したがって、複数の配管Ｐが横並びに配列したような作業環境であったとしても、容易に第１、第２のセンサユニット６、８を設置することができる。

以上、本発明の第１実施例、第２実施例を説明したが、本発明に含まれる超音波流量センサは、配管Ｐと当接する面に、図２３、図２４に示すように熱検知面７０を含んでいるのがよい。図２３、図２４は、第１センサユニット６に、伝熱性部材、具体的には成形した金属部材で構成された熱検知面７０を設けた例を開示しているが、この熱検知面７０を第１センサユニット６の代わりに第２センサユニット８に設けてもよい。第１センサ部４４の第１くさび部材４６に隣接して熱検知面７０が配置され（図２４）、この熱検知面７０を配管Ｐに圧接させることにより配管Ｐの温度が検知される。熱検知面７０と温度検知回路７２との間の電気配線７４の回りは樹脂ポッティングされる。これにより第１センサユニット６の防塵及び防水を図ることができる。熱検知面７０は限定された面積であるのがよく、その回りを断熱材で構成するのがよい。これにより、熱検知面７０の熱容量を小さくしながら周囲の熱が熱検知面７０に伝達されるのを阻止することができる。熱検知面７０を備えた第１センサユニット６において、熱検知面７０はＳＵＳ材料で構成されている。

熱検知面７０は、これに隣接して位置する第１センサ部４４（第１くさび部材４６）に比べて、配管Ｐと圧接する方向に突出している。この突出量は、皿バネ６６によって付勢された第１センサ部４４と配管Ｐとの間に介装したゴムシート（弾性固体カプラントＣp）が適度に圧縮した状態となるように設定されている。すなわち、ＳＵＳ材料からなる熱検知面７０によって、第１センサ部４４と配管Ｐとの間の弾性固体カプラントＣpの潰し量が制限され、これにより、カプラントＣpが適切に音響結合媒体として機能することを約束している。

より具体的には、図２５に示すように、第１センサ部４４と配管Ｐとの間には、弾性体からなる固体カプラントＣpが設けられている。固体カプラントＣpは所定の厚みを有している。この所定の厚みは、固体カプラントＣpの一面が配管Ｐに当接した瞬間の状態においては、熱検知面７０と配管Ｐとの間に隙間が形成される寸法を有している。

また、第１センサ部４４が配管Ｐに押し付けられると、図２６に示すように、熱検知面７０が配管Ｐに当接する。すると、これ以上、固体カプラントＣpを配管Ｐの径方向に圧縮することができなくなる。したがって、熱検知面７０の配管Ｐの径方向の高さを所定の寸法に設定しておくことにより、固体カプラントＣpの潰し量が制限される。その結果、第１センサ部４４を配管Ｐに位置決め固定した状態における固体カプラントＣpの厚さは、常に配管Ｐの径方向において所定の厚さ寸法に規定できる（図２６）。

熱検知面７０が突出していることを図２５、図２６を参照して更に説明すると、図２５は、カプラントＣｐが配管Ｐと接触した瞬間の様子を示している。このとき、熱検知面７０を有する金属部材（請求項中「潰し量規制部」の一例として機能）と配管Ｐの間には、僅かな隙間Δｄが存在している。すなわち、図２５において、配管Ｐの径方向から見たときに、くさび部材４６とカプラントＣｐとの境界面、熱検知面７０、カプラントＣｐと配管Ｐとの境界面、という順で並んでいる。

これに対し、図２６は、皿バネ６６の付勢力によって第１センサユニット６が配管Ｐに押し付けられ、金属部材の熱検知面７０が配管Ｐに当接する様子を示している。このとき、図２６に示すように、カプラントＣｐは一定量だけ潰されているものの、金属部材の熱検知面７０が配管Ｐに当接することで、その潰し量が一定量に規制されている。なお、ここでは弾性変形する固体状のカプラントＣｐを想定しているが、液体状やジェル状であっても構わない。

図２５、図２６の参照符号７０ｄは熱検知面のダミーを示す。このダミー７０ｄは、くさび部材４６を挟んで熱検知面７０と反対側に位置している。そして、ダミー７０ｄは熱検知面７０と同じ量だけ、配管Ｐに向けて突出している。すなわち、配管Ｐの軸線方向に沿ってくさび部材４６を挟んで互いに対抗して位置するダミー７０ｄと熱検知面７０とで、第１センサユニット６を配管Ｐに固定するときに、配管Ｐと当接する当接面を有し、そして、配管Ｐの軸線方向におけるカプラントＣｐの潰し量の均一性、つまり配管Ｐの径方向におけるカプラントＣｐの潰し量の規制の均一性を担保している。

前記熱検知面７０とダミー７０ｄはカプラントＣpの押し潰し量を規定する部材と見ることができる。これを「潰し量規制部」と呼ぶと、第１、第２実施例において、第１、第２のセンサユニット６、８及び第１、第２の取付具２（２０２）、４（２０４）において、熱検知とは無関係に、２つの潰し量規制部７０、７０ｄを、配管Ｐの軸線方向において第１、第２センサユニット６、８を挟んで配置してもよい。

また、図２５、図２６に示すように、熱検知面７０と反対側の面に、サーミスタの検出部７１が当接されている。サーミスタは、例えば温度変化によって電気抵抗が変わる半導体からなる検出部７１と、検出部７１から延びる２本の電気配線７４と、から構成されている。検出部７１では温度変化によって電気抵抗が変わる。電気配線７４を介して検出部７１に電圧を印加し、そのときの電流値を式（Ｉ＝Ｖ／Ｒ）によって求めることで、熱検知面７０の温度変化を検出することができる。電気配線７４の他端は、温度検知回路７２に接続されている。ここでは、温度検知回路７２をメイン基板４２（図３）と別体にしているが、これらを一体にしてもよい。また、温度検知回路７２を省いて、メイン基板４２にハンダ付けなどしてもよい。温度検知回路７２は、電気配線７４を介して検出部７１（図２５、図２６）に電圧を印加し、電気配線７４を流れる電流を検出することによって熱検知面７０の温度を検出することができる。

図２５、図２６を参照して、サーミスタの検出部７１の周囲は樹脂７５（伝熱性部材の一例）によって樹脂ポッティングされる。サーミスタの検出部７１は、例えばガラスで封止されている。この検出部７１が熱検知面７０を構成する伝熱性部材（成型したSUS部材）に接した状態であるのが理想である。検出部７１が成型SUS部材から離れると、熱検知面７０の温度を精度良く検出することができなくなる。上述したように、サーミスタの検出部７１の周囲を樹脂７５（伝熱性部材の一例）によって固めることで、検出部７１が成型SUS部材から離れるのを防止できる。例えば何らかの衝撃によって検出部７１が成型SUS部材から離れたとしても、その距離は僅かに抑えることができるため、熱検知面７０の温度検出精度を保つことができる。勿論、サーミスタの検出部７１を樹脂ポッティングすることにより検出部７１（第１センサユニット６）の防塵および防水の効果を得ることができる。更に、樹脂７５は断熱性を有するため、熱検知面７０からの熱以外の熱が検出部７１に伝わるのを抑制することができる。これにより、熱検知面７０による温度検出精度を高めることができる。

図２７は、配管Ｐの温度を検知する回路を含む超音波流量センサのブロック図を示す。温度検知回路７２で検出した配管Ｐの温度信号は温度測定部８０によって温度データに変換される。この温度データは、時刻測定部８２から取得した時刻データと関連付けられ、この時刻での配管Ｐを流れる流量と関連付けられる。これらのデータは記憶部１４に保存される。時刻は、絶対時刻であるのが好ましいことから、時刻測定部８２には、別途用意した電池１００から電源を供給するのが好ましい。これにより、主電源がＯＦＦされた状態でも時刻を測定し続けることができる。

配管Ｐの中の流体の流量データや配管Ｐを介在した流体の温度データを、外部ＰＣ８８は、通信部９０を介して読み出すことができる。通信変換部９２では、例えばＲＳ２３２Ｃのデータに変換され、通信コネクタ９４を通じて外部ＰＣ８８にデータが出力される。

図２８は、第１センサユニット６の表示部３８の表示例を説明するための図である。表示部３８は、上下２段の表示欄を有し、図示の例では、上段に、流量を意味する「20.0」の数値８４Ａ（単位は、リットル（Ｌ）とミリリットル（mＬ）に表示切替が可能）が表示され、下段に、配管Ｐの温度を意味する「20.0」の数値８４Ｂ（単位は℃）が表示される。

表示部３８での表示として、次の組み合わせを例示的に列挙することができる。
（a）「流量」と「温度」
（b）「温度」と「熱量（カロリー）」
（c）「流量」と「熱量（カロリー）」

上記熱量（カロリー）は、流体温度つまり配管温度と流量とによって求めることができる。上記（a）乃至（c）の表示はユーザの選択により選択可能及び／又は切り替え可能であるのがよい。

上述したように超音波流量センサ１０に温度検知機能を付加することにより、超音波流量センサは、流量計としての第１機能と、温度計としての第２機能を持つことになり、上述したように、この第１、第２の機能による検出結果を出力することができる。すなわち、配管Ｐを冷媒が流れているか否か、流れているとしても十分な量の冷媒が流れているか否かを所定のしきい値との対比でＯＫ又はＮＧを表示又は外部に出力することができる。具体的に説明すると、図２７を参照して、制御部１２はメモリ（図示せず）を有し、このメモリに、所定の流量しきい値が記憶されている。超音波流量センサ１０は、実際に算出された流量（検出流量）と流量しきい値とを比較し、検出流量が流量しきい値を上回ったときには十分な流量が流れていると判断してＯＫ判定する。逆に、検出流量が流量しきい値を下回ったときには十分な流量が流れていないと判断してＮＧ判定する。

第１実施例では、第１、第２の取付具２、４が共に成型品で構成され、アーム部６２、５６は成形された板材で構成されている。これに対して、第２実施例では、第１、第２の取付具２０２、２０４のアーム部２２２、２０８が配管Ｐの周方向に屈曲可能なプレート部材で構成されている。例えば、第１実施例の第１取付具２の第１アーム部６２を屈曲可能なプレート部材で構成し、この変形例の第１取付具と、第１実施例の第２取付具４との組み合わせを本発明に変形例として採用してもよい。すなわち、２つの取付具のうち、一方の取付具のアーム部を配管Ｐの周方向に屈曲可能な部材で構成し、他方の取付具のアーム部を成形体で構成してもよい。

第２実施例では、図２９に模式的に図示したように、第１、第２の取付具２０２、２０４のアーム部２２２、２０８は配管Ｐの周方向に屈曲可能なプレート部材で構成されている。変形例として、図３０に示すように、配管Ｐの周方向に複数の関節８６を有する多関節構造のバンド部材で構成してもよい。この多関節構造のバンドは、腕時計のバンドとして様々な構成が知られている。

第１、第２実施例において、情報変換機構としてピン６４と傾斜スリット５８との組み合わせ、つまり傾斜スリット５８によってピン６４をガイドする方法を例示した。変形例として、ピン６４、傾斜スリット５８の代わりに、傾斜凹条と、該傾斜凹条に受け入れられた傾斜凸条とのスライド可能な凹凸嵌合を採用してもよい。

図３１は傾斜スリットの変形例を示す。図３１から分かるように、傾斜スリット５８はその長手方向に幅が異なっていてもよい。この場合、傾斜スリット５８の一方の傾斜縁５８aが上述した情報交換機構の一部を構成することになる。この一方の縁５８aをガイド縁と呼ぶ。図３１を参照しながら、第１、第２の取付具２、４の配管Ｐに対する取付について説明すると、第１、第２の取付具２、４を配管Ｐに仮固定した後に、第１、第２の取付具２、４を配管Ｐの長手方向に相対変位させてピン６４を傾斜スリット５８のガイド縁５８aに衝突させる。これにより、第１取付具２（第１センサユニット６）と第２取付具４（第２センサユニット８）との離間距離（配管Ｐの長手方向軸線Ａｘ(p)の方向の距離）を適正化することができる。また、第１取付具２（第１センサユニット６）と第２取付具４（第２センサユニット８）との離間距離を、配管Ｐの肉厚や配管Ｐを通る流体の種類の相違に伴う微調整を必要に応じて行うことができる。この微調整は、ピン６４を傾斜スリット５８のガイド縁５８aに接近させる程度によって行えばよい。

Ｐ 配管
Ａｘ(p) 配管の長手方向軸線
ＧＬ１ 第１母線
ＧＬ２ 第２母線
１ 第１実施例の超音波流量センサシステム
２ 第１取付具
４ 第２取付具
１０ 超音波流量センサ
２００ 第２実施例の超音波流量センサシステム
６ 第１センサユニット
８ 第２センサユニット
２４ 第１超音波素子
２６ 第２超音波素子
５２ バンドの固定部材
５４ 第２取付具の第２位置規制部（長手方向軸線に沿って延びる）
５６ 第２取付具の第２アーム部
５８ 傾斜スリット
６０ 第１位置規制部
６２ 第１アーム部
６６ 付勢部材（皿バネ）
７０ 熱検知面（潰し量規制部）
７０d ダミー（潰し量規制部）
２０２ 第１取付具
２０４ 第２取付具
２０６ 第２取付具の第２位置規制部
２０８ 第２取付具の第２アーム部
２１２ ボルト
２２０ 第１取付具の第１位置規制部
２２２ 第１取付具の第１アーム部
２４２ 止め部材
２４４ 変位ガイド部材

Claims (10)

1. 配管内を流れる流体への超音波の送信および配管内を流れる流体からの超音波の受信のうち少なくとも一方を行う第１超音波素子を備えた第１センサユニットと、
   前記配管内を流れる流体への超音波の送信および配管内を流れる流体からの超音波の受信のうち少なくとも他方を行う第２超音波素子を備えた第２センサユニットと、
   前記第１超音波素子及び前記第２超音波素子の出力信号に基づいて、超音波が前記配管を流れる流体の上流側から下流側に伝搬する時間と下流側から上流側に伝搬する時間との時間差を求めて前記配管内の流体の流量を算出する算出部と、を有する超音波流量センサであって、
   前記第１センサユニットを収容して該第１センサユニットを前記配管に固定するための第１取付具と、
   前記第２センサユニットを収容して該第２センサユニットを前記配管に固定するための第２取付具と、
   前記第１取付具と前記第２取付具を前記配管に押しつけて固定するための固定具とを含み、
   前記第１取付具は、
   前記第１センサユニットを収容する第１収容部と、前記配管の径方向から見たときの前記第２超音波素子に対する前記第１超音波素子の向きを前記配管の軸線方向に整合させるよう前記第１収容部の背面側にて前記配管の外周面に当接する第１位置規制部とを有し、
   前記第２取付具は、
   前記第２センサユニットを前記配管の径方向に変位可能に収容する第２収容部と、前記配管の径方向から見たときの前記第１超音波素子に対する前記第２超音波素子の向きを前記配管の軸線方向に整合させるよう前記第２収容部の背面側にて前記配管の外周面に当接する第２位置規制部とを有し、
   前記第２取付具は、更に、
   前記第２センサユニットの変位の方向を前記配管の径方向に規定する変位ガイド部材と、該変位ガイド部材を介して前記第２センサユニットを前記配管に接近させる方向に付勢する付勢部材と、該第２センサユニットが前記配管に接近する限界を規定する止め部材とを有する超音波流量センサ。
2. 前記第２センサユニットと前記配管との間に設けられた弾性変形可能な固体状の音響結合部材を更に有し、
   前記配管の軸線方向において、前記第２センサユニットを挟んで配置された、
   前記第２センサユニットが前記配管に固定されるときに前記配管に当接する当接面を有し、前記配管の径方向における前記音響結合部材の潰し量を規制する潰し量規制部とを有する、請求項１に記載の超音波流量センサ。
3. 前記音響結合部材の外周面のうち前記配管と接触する面は、前記潰し量規制部の当接面と比較して前記配管に向けて突出するよう構成されており、
   前記第２センサユニットが前記配管に押し付け固定された状態で、前記配管の軸線方向から見たときに前記音響結合部材の前記配管と接触する面と前記潰し量規制部の当接面とが略一致している、請求項２に記載の超音波流量センサ。
4. 前記第２取付具は、前記配管の軸線、前記第１超音波素子、及び前記第２超音波素子を含む平面の両側において、前記第２収容部を基端として他方に向かって延び、前記配管の周方向における前記第１収容部と前記第２収容部の相対位置を規制する一対のアーム部を有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の超音波流量センサ。
5. 前記一対のアーム部は、前記配管の径に応じて、前記配管の軸線方向における前記第１取付具と前記第２取付具の相対的な位置決めを誘導するガイド部を有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の超音波流量センサ。
6. 前記付勢部材は、前記配管の径方向に沿って並べて配置された複数の弾性体からなる、請求項１〜５のいずれか一項に記載の超音波流量センサ。
7. 配管内を流れる流体への超音波の送信および配管内を流れる流体からの超音波の受信のうち少なくとも一方を行う第１超音波素子を備えた第１センサユニットと、
   前記配管内を流れる流体への超音波の送信および配管内を流れる流体からの超音波の受信のうち少なくとも他方を行う第２超音波素子を備えた第２センサユニットと、
   前記第１超音波素子及び前記第２超音波素子の出力信号に基づいて、超音波が前記配管を流れる流体の上流側から下流側に伝搬する時間と下流側から上流側に伝搬する時間との時間差を求めて前記配管内の流体の流量を算出する算出部と、を有する超音波流量センサであって、
   前記第１センサユニットを収容して該第１センサユニットを前記配管に固定するための第１取付具と、
   前記第２センサユニットを収容して該第２センサユニットを前記配管に固定するための第２取付具と、
   前記第１取付具と前記第２取付具を前記配管に押しつけて固定するための固定具とを含み、
   前記第１取付具は、
   前記第１センサユニットを収容する第１収容部と、前記配管の径方向から見たときの前記第２超音波素子に対する前記第１超音波素子の向きを前記配管の軸線方向に整合させるよう前記第１収容部の背面側にて前記配管の外周面に当接する第１位置規制部とを有し、
   前記第２取付具は、
   前記第２センサユニットを前記配管の径方向に変位可能に収容する第２収容部と、前記配管の径方向から見たときの前記第１超音波素子に対する前記第２超音波素子の向きを前記配管の軸線方向に整合させるよう前記第２収容部の背面側にて前記配管の外周面に当接する第２位置規制部とを有し、
   前記第２取付具は、更に、
   前記第２センサユニットの変位の方向を配管の径方向に規定する変位ガイド部材と、該変位ガイド部材を介して前記第２センサユニットを配管に接近させる方向に付勢する付勢部材と、該第２センサユニットが前記配管に接近する限界を規定する止め部材とを有する超音波流量センサを用意し、
   前記第２取付具を使って前記第２センサユニットを前記配管に仮固定する第１工程と、
   該第１工程の次に、前記第２取付具を前記配管の周方向に回転させる第２工程と、
   該第２工程の次に、前記第１取付具を使って前記第１センサユニットを前記配管に仮固定すると共に該仮固定の前に前記第１取付具と前記第２取付具との相対的な位置を情報変換機構の作用に基づいて調整する第３工程と、
   前記第３工程の次に、前記第１取付具と前記第２取付具とを前記配管に固定することを特徴とする超音波流量センサの取付方法。
8. 前記第１取付具の前記配管に対する固定が第１ベルトを使って行われ、
   前記第２取付具の前記配管に対する固定が、前記第１のベルトとは別の第２ベルトを使って行われる、請求項７に記載の超音波流量センサの取付方法。
9. 前記超音波流量センサは、さらに、前記第１収容部又は前記第１位置規制部の両側から夫々延び且つ前記配管の周方向に屈曲可能な一対の第１アーム部と、前記第２収容部又は前記第２位置規制部の両側から夫々延び且つ前記配管の周方向に屈曲可能な一対の第２アーム部と、前記第１アーム部と前記第２アーム部とが互いに協働して、前記配管の直径を前記第１センサユニットと前記第２センサユニットとの離間距離に変換する情報変換機構と、を有し、
   前記情報変換機構は、前記配管の直径方向に対して該配管の長手方向に傾斜した角度に基づいて前記情報変換を行う、請求項７又は８に記載の超音波流量センサの取付方法。
10. 前記第１アーム部と前記第２アーム部とが互いに隣り合わせに位置するオーバーラップ部分を有し、
    該オーバーラップ部分に前記情報変換機構が設けられている、請求項９に記載の超音波流量センサの取付方法。