JP7105393B2 - 超音波流量スイッチ - Google Patents
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Description
本発明は、配管内を流れる流体の量に基づいて動作する超音波流量スイッチに関する。
配管内を流れる流体の流量の値を正確に測定するために流量計が用いられている。例えば、特許文献１には、センサを有する超音波式流量計が記載されている。このようなセンサにおいては、一般に、送信素子、受信素子、送信経路、受信経路および測定部が筐体内に設けられる。筐体は、所定の角度で配管の外周面に固定される。送信素子は、送信経路を通して筐体外の配管に超音波を送信する。受信素子は、受信経路を通して筐体外の配管からの超音波を受信する。測定部は、送信素子により送信された超音波および受信素子により受信された超音波に基づいて、配管内を流れる流体の量を測定可能である。
特許文献１のようなセンサにおいては、送信素子、受信素子、送信経路および受信経路が所定の位置で所定の角度を保持した状態で筐体内に固定される必要がある。しかしながら、超音波の送信効率または受信効率を低下させずに、少数の部材を用いて送信素子、受信素子、送信経路および受信経路を固定することは困難である。一方、多数の部材を用いて送信素子、受信素子、送信経路および受信経路を固定すると、部品コストおよび組立コストが増加するとともに、超音波式流量計の組立工程が複雑化する。
一方、工場内の設備の稼動状態を管理する場合のように、配管内を流れる流体の正確な流量の値は必要ではなく配管内に一定値以上の流量で流体が流れているか否かを検出すればよい場合がある。このような場合には、流量計ではなくオンオフ信号を出力する流量スイッチを用いることができる。流量スイッチには、超音波の送信および受信の効率を低下させることなく低コストで容易に製造可能であることが望まれる。
本発明の目的は、超音波の送信および受信の効率を低下させることなく低コストで容易に製造可能な超音波流量スイッチを提供することである。
（１）本発明に係る超音波流量スイッチは、配管の外面に取り付けられる超音波流量スイッチであって、超音波の送信および受信のうち少なくとも送信を行う第１の超音波素子と、超音波の送信および受信のうち少なくとも受信を行う第２の超音波素子と、第１および第２の超音波素子のうち少なくとも一方の出力信号に基づいて配管内の流体の流量を算出する算出部と、第１および第２の超音波素子を一体的または別体に保持する素子保持部とを備え、素子保持部は、第１の超音波素子と音響的に結合するように第１の超音波素子を支持する第１の素子結合面と、第２の超音波素子と音響的に結合するように第２の超音波素子を支持する第２の素子結合面と、配管と音響的に結合する配管結合面と、第１および第２の素子結合面ならびに配管結合面を有しかつ超音波を透過する１または複数の経路部材とを含み、超音波流量スイッチは、第１の超音波素子と第１の素子結合面との間、および第２の超音波素子と第２の素子結合面との間にそれぞれ設けられ、経路部材の音響インピーダンスと近い音響インピーダンスを有する音響接合材と、第１の超音波素子の第１の素子結合面と向かい合う面とは反対側の面と、第２の超音波素子の第２の素子結合面と向かい合う面とは反対側の面のそれぞれに取り付けられ、取り付けられたそれぞれの面から抽出される超音波を遮断するための素子裏音波遮断部材とをさらに備える。
この超音波流量スイッチにおいては、第１および第２の超音波素子が、素子保持部により防水可能にかつ一体的または別体に保持される。第１および第２の超音波素子は、素子保持部の第１および第２の素子結合面とそれぞれ音響的に結合する。素子保持部は、取り付け具により配管の外面に取り付けられる。これにより、素子保持部の配管結合面は、配管と音響的に結合する。
第１の超音波素子により送信された超音波は、第１の素子結合面および配管結合面を通って配管内の流体中に導かれる。配管内の流体中を伝播した超音波は、配管結合面および第２の素子結合面を通って第２の超音波素子により受信される。第１および第２の超音波素子のうち少なくとも一方の出力信号に基づいて配管内の流体の流量が算出される。
この構成によれば、第１および第２の超音波素子は、素子保持部により所望の位置および所望の姿勢で支持される。また、第１の超音波素子により送信される超音波は素子保持部の一部を経路として配管に導かれるとともに、配管内の流体中を伝播した超音波は素子保持部の一部を経路として第２の超音波素子に導かれる。
この場合、第１および第２の超音波素子を支持する部材と超音波の経路を構成する部材とを別個に設ける必要がない。これにより、部品コスト、製造コストおよび組立コストが低減される。また、第１および第２の超音波素子を支持する部材と超音波の経路を構成する部材とが一体的に接合されているので、温度変化および機械的な負荷がある場合でも、接合部分で超音波の送信および受信の効率が低下することがない。また、接合部分から水または油等の液体が浸入することがない。さらに、超音波流量スイッチの組立工程を単純化することができる。これらの結果、超音波の送信および受信の効率を低下させることなく低コストで容易に超音波流量スイッチを製造することが可能になる。
（２）音響接合材はフィラーが分散されたグリスからなってもよい。
（３）音響接合材はフィラーが分散された接着剤からなってもよい。
（４）素子裏音波遮断部材は発泡ゴムにより形成されてもよい。
（５）素子裏音波遮断部材は多孔質材料により形成されてもよい。
（６）素子保持部は、第１および第２の超音波素子の周囲を部分的に覆うように配置され、超音波を減衰させる材料により形成された充填部材をさらに含んでもよい。
（２）音響接合材はフィラーが分散されたグリスからなってもよい。
（３）音響接合材はフィラーが分散された接着剤からなってもよい。
（４）素子裏音波遮断部材は発泡ゴムにより形成されてもよい。
（５）素子裏音波遮断部材は多孔質材料により形成されてもよい。
（６）素子保持部は、第１および第２の超音波素子の周囲を部分的に覆うように配置され、超音波を減衰させる材料により形成された充填部材をさらに含んでもよい。
（７）充填部材は、酸化アルミニウムが分散されたシリコンにより形成されてもよい。
（８）素子保持部は、第１および第２の超音波素子に接続された制御基板を収容し、素子保持部は、配管に取り付けられた際に、当該配管と制御基板との熱を遮断するための断熱部材をさらに含んでもよい。
（９）素子保持部は、配管に取り付けられるクランプ部材に対し素子保持部を取り付けるための固定ねじをさらに含んでもよい。
（１０）固定ねじは、素子保持部の両端部の各々に設けられ、素子保持部は、両端部の間に設けられかつ算出部により算出された流量を表示する表示部をさらに収容してもよい。
本発明によれば、超音波の送信および受信の効率を低下させることなく低コストで容易に超音波流量スイッチを製造することができる。
［１］超音波流量スイッチの概略構成
以下、本発明の一実施の形態に係る超音波流量スイッチ（以下、流量スイッチと略記する。）について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施の形態に係る流量スイッチの外観斜視図である。図２は、図１の流量スイッチ１の内部構成を示す模式的横断面図である。図１に示すように、流量スイッチ１は、クランプ部１００およびセンサ部４００により構成される。
以下、本発明の一実施の形態に係る超音波流量スイッチ（以下、流量スイッチと略記する。）について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施の形態に係る流量スイッチの外観斜視図である。図２は、図１の流量スイッチ１の内部構成を示す模式的横断面図である。図１に示すように、流量スイッチ１は、クランプ部１００およびセンサ部４００により構成される。
クランプ部１００は、上クランプ部材２００および下クランプ部材３００を含む。クランプ部１００は、上クランプ部材２００および下クランプ部材３００により配管２を挟み込むように配置される。これにより、クランプ部１００が配管２の外周面に取り付けられる。図１および図２の例では、配管２の内径はｄである。本実施の形態においては、センサ部４００は、２個のセンサ固定ねじ４１０によりクランプ部１００の上クランプ部材２００に固定される。
図２に示すように、センサ部４００は、筐体部５００、結合部６００、超音波制御機構７００および電子回路部８００を含む。筐体部５００は、上筐体部５１０、下筐体部５２０および経路部材５３０を含む。上筐体部５１０は、透明部材により形成された窓部５１１を上面に有する。下筐体部５２０の上部に上筐体部５１０が取り付けられるとともに、下筐体部５２０の下部に経路部材５３０が取り付けられる。これにより、筐体部５００の内部に水および油等の液体が浸入不可能な空間が形成される。
結合部６００は、固体形状の音響カプラント６１０および後述する保持部材６２０（図１４および図２０参照）を含む。音響カプラント６１０は、筐体部５００の経路部材５３０と配管２との間に配置される。保持部材６２０は、音響カプラント６１０を筐体部５００の下筐体部５２０に保持する。
筐体部５００の内部に超音波制御機構７００が収容される。超音波制御機構７００は、２個の超音波素子７１０，７２０、超音波遮蔽板７３０および２個の充填部材７４０，７５０を含む。超音波素子７１０は、配管２に対して所定の角度を成すように配置され、音響接合剤７１１により経路部材５３０に接合される。同様に、超音波素子７２０は、配管２に対して所定の角度を成すように配置され、音響接合剤７２１により経路部材５３０に接合される。
超音波遮蔽板７３０は、経路部材５３０を貫通するように超音波素子７１０，７２０間に配置される。充填部材７４０，７５０は互いに異なる部材により形成される。充填部材７４０は、超音波素子７１０，７２０の周囲を取り囲むように配置される。充填部材７５０は、充填部材７４０の上方に配置される。超音波遮蔽板７３０および充填部材７４０，７５０の詳細については後述する。
上記の配置においては、超音波素子７１０により送信された超音波は、経路部材５３０および音響カプラント６１０を通して入射角θで配管２内の流体に入射される。流体を通過した超音波は、反射角θで配管２の内面で反射され、音響カプラント６１０および経路部材５３０を通して超音波素子７２０により受信される。
同様に、超音波素子７２０により送信された超音波は、経路部材５３０および音響カプラント６１０を通して入射角θで配管２内の流体に入射される。流体を通過した超音波は、反射角θで配管２の内面で反射され、音響カプラント６１０および経路部材５３０を通して超音波素子７１０により受信される。
電子回路部８００は、制御部８１１、記憶部８１２、表示部８２１、接続部８３０、操作部８４０および表示ランプ８５０を含む。制御部８１１、記憶部８１２および表示部８２１は、筐体部５００の内部に収容される。接続部８３０、操作部８４０および表示ランプ８５０は、筐体部５００の上筐体部５１０の上面に設けられる。
記憶部８１２には、流量スイッチ１を動作させるための種々のデータおよびプログラムが記憶される。制御部８１１は、記憶部８１２に記憶されたデータおよびプログラムに基づいて、超音波素子７１０，７２０、表示部８２１および表示ランプ８５０の動作を制御する。また、制御部８１１は、接続部８３０およびケーブル３を通して図示しない外部装置に接続される。
本実施の形態においては、制御部８１１は時間差Δｔを測定する。時間差Δｔは、超音波素子７１０により送信された超音波が超音波素子７２０により受信されるまでの時間と超音波素子７２０により送信された超音波が超音波素子７１０により受信されるまでの時間との差である。測定された時間差Δｔに基づいて、制御部８１１は、配管２内を流れる流体の速度Ｖｆを下記式（１）により算出するとともに、配管２内を流れる流体の流量Ｑを下記式（２）により算出する。
制御部８１１は、上記式（２）により算出された流量Ｑを記憶部８１２に記憶されたしきい値と比較し、比較結果に基づいてオンオフ信号を出力する。オンオフ信号は、接続部８３０に接続された外部装置のオン状態とオフ状態とを切り替えるための信号である。表示ランプ８５０は、外部装置のオン状態とオフ状態とを識別可能に点灯する。
表示部８２１は、上筐体部５１０の窓部５１１に近接する位置に配置される。表示部８２１には、上記式（１）により算出された流体の速度Ｖｆ、上記式（２）により算出された流量Ｑまたは記憶部８１２に記憶されたしきい値等の種々の情報を表示することができる。
［２］クランプ部
（１）上クランプ部材
図３は、上クランプ部材２００の斜視図である。図４は、上クランプ部材２００の端面図および縦断面図である。図５は、上クランプ部材２００の平面図である。図６は、上クランプ部材２００の側面図である。図４（ｂ）は、図５（ａ）の上クランプ部材２００のＡ－Ａ線断面図を示す。以下、図３～図６を参照して上クランプ部材２００の構成を説明する。
（１）上クランプ部材
図３は、上クランプ部材２００の斜視図である。図４は、上クランプ部材２００の端面図および縦断面図である。図５は、上クランプ部材２００の平面図である。図６は、上クランプ部材２００の側面図である。図４（ｂ）は、図５（ａ）の上クランプ部材２００のＡ－Ａ線断面図を示す。以下、図３～図６を参照して上クランプ部材２００の構成を説明する。
図３に示すように、上クランプ部材２００は、固定部分２１０および可動部分２２０により構成される。固定部分２１０は、図１の配管２に固定される。可動部分２２０は、固定部分２１０に対して移動可能に設けられる。本実施の形態においては、可動部分２２０は、固定部分２１０に対してスライドすることにより移動可能である。
図５（ａ）および図６（ａ）は可動部分２２０をスライドさせないときの上クランプ部材２００を示し、図５（ｂ）および図６（ｂ）は可動部分２２０をスライドさせたときの上クランプ部材２００を示す。図５（ｂ）および図６（ｂ）における可動部分２２０の位置を第１の位置と呼び、図５（ａ）および図６（ａ）における可動部分２２０の位置を第２の位置と呼ぶ。
固定部分２１０は、上面部２３０、２個の端面部２４０、２個の側面部２５０および２個の当接部２６０を含む。本実施の形態においては、上面部２３０、２個の端面部２４０、２個の側面部２５０および２個の当接部２６０は、金属等の剛性が高い部材により一体的に形成される。
上面部２３０は、平面視において一方向に延びる矩形枠状を有する。以下、平面視における上面部２３０の長手方向を流量スイッチ１の長手方向と呼び、上面部２３０の幅方向を流量スイッチ１の幅方向と呼び、長手方向および幅方向に直交する方向を流量スイッチ１の上下方向と呼ぶ。流量スイッチ１が配管２に取り付けられた状態で、流量スイッチ１の長手方向が配管２の軸心方向（配管２が延びる方向）と一致し、流量スイッチ１の幅方向が配管２の周方向と略一致し、流量スイッチ１の上下方向が配管２の半径方向と一致する。
図３および図５（ａ），（ｂ）に示すように、長手方向における上面部２３０の両端部には、上下方向に貫通するねじ孔２３１がそれぞれ形成される。各ねじ孔２３１には、図２のセンサ固定ねじ４１０が螺合する。上面部２３０の長手方向における両端部の内周面には、切欠部２３２が形成される。各切欠部２３２には、下方に突出する突出部２３３が形成される。これにより、上面部２３０の長手方向における両端部の内周面には、突出部２３３を挟むように２個の凹部２３４が形成される。
図３および図６（ａ），（ｂ）に示すように、２個の端面部２４０は、長手方向における上面部２３０の両端部からそれぞれ下方に延びる。図４（ａ）に示すように、各端面部２４０には、下方に開口する多角形状の切欠部２４１が形成される。これにより、切欠部２４１内における端面部２４０の切り口に複数の切断面が現れる。本例においては、各端面部２４０に２個の垂直切断面２１１、１個の水平切断面２１２および２個の傾斜切断面２１３が現れる。
２個の垂直切断面２１１は、端面部２４０の下部から上方に垂直に延びる。２個の垂直切断面２１１の幅方向の間隔は、配管２の外径よりも大きい。水平切断面２１２は、２個の垂直切断面２１１間の上方で幅方向に水平に延びる。水平切断面２１２の幅方向における長さは、配管２の外径よりも小さい。一方の傾斜切断面２１３は、一方の垂直切断面２１１の上部から水平切断面２１２の一端部まで傾斜するように延びる。他方の傾斜切断面２１３は、他方の垂直切断面２１１の上部から水平切断面２１２の他端部まで傾斜するように延びる。
図３および図４（ａ），（ｂ）に示すように、２個の側面部２５０は、幅方向における上面部２３０の両端部からそれぞれ下方に延びる。図４（ｂ）に示すように、２個の当接部２６０は、２個の側面部２５０にそれぞれ対応して設けられる。各当接部２６０は、水平部２６１および傾斜部２６２を含む。水平部２６１は、対応する側面部２５０の下端部から屈曲するように内方に水平に延びる。傾斜部２６２は、水平部２６１の端部から傾斜するように内方に斜め上方に延びる。
一方および他方の傾斜部２６２の傾斜角度は、端面部２４０の一方および他方の傾斜切断面２１３の傾斜角度とそれぞれ略等しい。上クランプ部材２００が配管２に取り付けられていない状態においては、一方および他方の傾斜部２６２の下面は、端面部２４０の一方および他方の傾斜切断面２１３よりもわずかに内下方に突出する。これにより、一方および他方の傾斜部２６２の下面は配管２の外周面に当接可能である。
図４（ｂ）および図６（ａ），（ｂ）に示すように、各水平部２６１には、上下方向に貫通する複数の貫通孔２６３が形成される。本例では、各水平部２６１には、２個の貫通孔２６３が所定の距離を隔てて長手方向に並ぶように形成される。水平部２６１の複数の貫通孔２６３には、上方から複数のクランプ固定ねじ１１０がそれぞれ挿通される。
本例では、図５（ｂ）および図６（ｂ）に示すように、可動部分２２０を第１の位置にスライドさせることにより、上方から複数の貫通孔２６３が視認可能となる。この状態で、複数の貫通孔２６３に複数のクランプ固定ねじ１１０がそれぞれ挿通される。可動部分２２０が第１の位置にある状態では、センサ部４００を上クランプ部材２００に取り付けることができない。そのため、図１のセンサ部４００を上クランプ部材２００に取り付ける際には、図５（ａ）および図６（ａ）に示すように、可動部分２２０は第２の位置に戻される。
各クランプ固定ねじ１１０には、姿勢維持機構１２０が設けられる。各姿勢維持機構１２０は、円環状部材１２１およびばね部材１２２を含む。円環状部材１２１は、水平部２６１の貫通孔２６３にクランプ固定ねじ１１０が挿通された状態で、上下方向におけるクランプ固定ねじ１１０の略中央部に固定される。ばね部材１２２は螺旋形状を有し、ばね部材１２２の外径は円環状部材１２１の外径よりも小さい。ばね部材１２２は、水平部２６１と円環状部材１２１との間で、水平部２６１および円環状部材１２１を付勢するように配置される。
この構成によれば、長手方向または幅方向が垂直方向を向くように上クランプ部材２００を配置した場合でも、複数のクランプ固定ねじ１１０は姿勢維持機構１２０により水平部２６１に対して略垂直に維持される。これにより、上クランプ部材２００を垂直方向に延びる配管２に取り付ける場合でも、複数のクランプ固定ねじ１１０を下クランプ部材３００の後述する複数のねじ孔に容易に螺合させることができる。
（２）下クランプ部材
図７は、下クランプ部材３００の斜視図である。図８は、下クランプ部材３００の端面図である。図９は、下クランプ部材３００の平面図である。図１０は、下クランプ部材３００の側面図である。以下、図７～図１０を参照して下クランプ部材３００の構成を説明する。
図７は、下クランプ部材３００の斜視図である。図８は、下クランプ部材３００の端面図である。図９は、下クランプ部材３００の平面図である。図１０は、下クランプ部材３００の側面図である。以下、図７～図１０を参照して下クランプ部材３００の構成を説明する。
図７に示すように、下クランプ部材３００は、底面部３１０、２個の端面部３２０および２個の側面部３３０を含む。本実施の形態においては、底面部３１０、２個の端面部３２０および２個の側面部３３０は、金属等の剛性が高い部材により一体的に形成される。
図７および図８に示すように、底面部３１０は、長手方向に延びる湾曲形状を有する。底面部３１０の上面の曲率は、配管２の外周面の曲率よりも大きい。そのため、底面部３１０の湾曲した上面には、図１の配管２の外周面が当接可能である。図７および図９に示すように、２個の側面部３３０は、幅方向における底面部３１０の両端部にそれぞれ設けられる。各側面部３３０は、２個の突出片３３１、２個の突出片３３２および１個の傾斜片３３３を含む。
図９および図１０においては、各側面部３３０の２個の突出片３３１をそれぞれ突出片３３１Ａ，３３１Ｂと呼び、２個の突出片３３２をそれぞれ突出片３３２Ａ，３３２Ｂと呼ぶ。図９および図１０に示すように、各側面部３３０において、突出片３３１Ａ、突出片３３２Ｂ、傾斜片３３３、突出片３３１Ｂおよび突出片３３２Ａが長手方向にこの順で並ぶように配置される。
図７～図１０に示すように、各端面部３２０は、２個の突出片３２１を含む。一方の端面部３２０の２個の突出片３２１は、２個の突出片３３１Ａの長手方向における一端部からそれぞれ上方に突出するように設けられる。他方の端面部３２０の２個の突出片３２１は、２個の突出片３３２Ａの長手方向における他端部からそれぞれ上方に突出するように設けられる。
図９に示すように、各側面部３３０の突出片３３１Ａ，３３１Ｂは、幅方向における底面部３１０の両端部から外方に水平に突出する。各側面部３３０の突出片３３２Ａ，３３２Ｂは、幅方向における底面部３１０の両端部から外方に水平に突出する。各側面部３３０の傾斜片３３３は、幅方向における底面部３１０の両端部から外上方に傾斜するように突出する。
図１０に示すように、突出片３３１Ａ，３３１Ｂは、互いに略等しい高さに位置する。突出片３３２Ａ，３３２Ｂは、突出片３３１Ａ，３３１Ｂよりも下方において、互いに略等しい高さに位置する。図９に示すように、各突出片３３１Ａ，３３１Ｂには、上下方向に貫通するねじ孔３３１ｈが形成される。各突出片３３２Ａ，３３２Ｂには、上下方向に貫通するねじ孔３３２ｈが形成される。
各側面部３３０における突出片３３１Ａ，３３１Ｂのねじ孔３３１ｈ間の間隔は、図６（ａ）の上クランプ部材２００の一方の水平部２６１における２個の貫通孔２６３間の間隔と等しい。各側面部３３０における突出片３３２Ａ，３３２Ｂのねじ孔３３２ｈ間の間隔は、図６（ａ）の上クランプ部材２００の一方の水平部２６１における２個の貫通孔２６３間の間隔と等しい。
以下、図９および図１０に示すように、突出片３３１Ａが長手方向における一端に位置し、突出片３３２Ａが長手方向における他端に位置するときの下クランプ部材３００の向きを第１の向きと呼ぶ。一方、図９および図１０とは反対に、突出片３３１Ａが長手方向における他端に位置し、突出片３３２Ａが長手方向における一端に位置するときの下クランプ部材３００の向きを第２の向きと呼ぶ。作業者は、下クランプ部材３００を上下方向に平行な軸を中心に１８０度回転させることにより、下クランプ部材３００の向きを第１の向きまたは第２の向きに配置することができる。
上記の構成によれば、下クランプ部材３００を第１の向きに配置した状態で上クランプ部材２００および下クランプ部材３００により配管２を挟み込んだ場合、図６（ａ）の複数のクランプ固定ねじ１１０が複数のねじ孔３３１ｈにそれぞれ螺合する。一方、下クランプ部材３００を第２の向きに配置した状態で上クランプ部材２００および下クランプ部材３００により配管２を挟み込んだ場合、図６（ａ）の複数のクランプ固定ねじ１１０が複数のねじ孔３３２ｈにそれぞれ螺合する。
ここで、突出片３３１と突出片３３２とは異なる高さに位置する。すなわち、図６（ａ）の貫通孔２６３からねじ孔３３１ｈまでの上下方向の距離と、図６（ａ）の貫通孔２６３からねじ孔３３２ｈまでの上下方向の距離とは互いに異なる。そのため、配管２の外径に応じて下クランプ部材３００を配置する向きを第１の向きと第２の向きとで適切に選択することにより、下クランプ部材３００を配管２により容易にかつ適切に取り付けることができる。
［３］センサ部
上記のように、センサ部４００は、筐体部５００、結合部６００、超音波制御機構７００および電子回路部８００を含む。図１１は、センサ部４００の斜視図である。図１２は、センサ部４００の端面図である。図１３は、センサ部４００の平面図である。図１４は、センサ部４００の底面図である。図１５は、センサ部４００の側面図である。図１６は、図１３のセンサ部４００のＢ－Ｂ線断面図である。
上記のように、センサ部４００は、筐体部５００、結合部６００、超音波制御機構７００および電子回路部８００を含む。図１１は、センサ部４００の斜視図である。図１２は、センサ部４００の端面図である。図１３は、センサ部４００の平面図である。図１４は、センサ部４００の底面図である。図１５は、センサ部４００の側面図である。図１６は、図１３のセンサ部４００のＢ－Ｂ線断面図である。
筐体部５００は、上筐体部５１０、下筐体部５２０および経路部材５３０に加えて、複数のシール部材、複数の補強部材および複数のねじ部材により構成される。図１７は、筐体部５００の上筐体部５１０および電子回路部８００の斜視図である。図１８は、下筐体部５２０の斜視図である。図１９は、経路部材５３０および超音波制御機構７００の斜視図である。図２０は、結合部６００の斜視図である。以下、図１１～図２０を参照してセンサ部４００の各部の構成を説明する。
（１）筐体部
（ａ）上筐体部
上筐体部５１０は、例えば樹脂により形成される。図１１、図１６および図１７に示すように、上筐体部５１０は、平面視において長手方向に延びる略矩形状を有する。上筐体部５１０には、上下方向に貫通する２個のねじ用開口５１２が形成される。２個のねじ用開口５１２は、長手方向における上筐体部５１０の両端部に配置される。各ねじ用開口５１２は、上方から挿通されたセンサ固定ねじ４１０のねじ頭を上筐体部５１０内に埋め込みつつ係止するための座ぐり（counterbore）を含む。２個のセンサ固定ねじ４１０は、２個のねじ用開口５１２内でそれぞれ回転可能に固定される。
（ａ）上筐体部
上筐体部５１０は、例えば樹脂により形成される。図１１、図１６および図１７に示すように、上筐体部５１０は、平面視において長手方向に延びる略矩形状を有する。上筐体部５１０には、上下方向に貫通する２個のねじ用開口５１２が形成される。２個のねじ用開口５１２は、長手方向における上筐体部５１０の両端部に配置される。各ねじ用開口５１２は、上方から挿通されたセンサ固定ねじ４１０のねじ頭を上筐体部５１０内に埋め込みつつ係止するための座ぐり（counterbore）を含む。２個のセンサ固定ねじ４１０は、２個のねじ用開口５１２内でそれぞれ回転可能に固定される。
図１２、図１３および図１５に示すように、長手方向における上筐体部５１０の両端部の下面の各々には、上下方向に延びる有底形状の２個のねじ孔５１７が形成される。各ねじ孔５１７は、幅方向における上筐体部５１０の略中央部に配置される。図１２および図１３に示すように、２個のねじ孔５１７は、ねじ用開口５１２を挟んで幅方向に並ぶように配置される。
また、図１１、図１６および図１７に示すように、上筐体部５１０には、上下方向に貫通する表示部用開口５１３、接続部用開口５１４、操作部用開口５１５およびランプ用開口５１６が形成される。表示部用開口５１３は、長手方向における上筐体部５１０の略中央部に配置される。接続部用開口５１４は、一方のねじ用開口５１２と表示部用開口５１３との間に配置される。操作部用開口５１５およびランプ用開口５１６は、他方のねじ用開口５１２と表示部用開口５１３との間において、長手方向に並ぶように配置される。
表示部用開口５１３は、略矩形状を有する。表示部用開口５１３の内周面には、内方に突出する表示部用フランジ５１３Ｆが形成される。表示部用フランジ５１３Ｆの上面と窓部５１１の下面の縁部との間に表示部用シール部材５４１が配置される。この状態で、表示部用開口５１３に上方から窓部５１１が嵌め込まれる。
接続部用開口５１４は、略円形状を有する。接続部用開口５１４の内周面には、内方に突出する接続部用フランジ５１４Ｆが形成される。電子回路部８００の接続部８３０は、略円筒形状の外周面を有する。接続部用開口５１４の外周面には、外方に突出するフランジ部８３１が形成される。接続部用フランジ５１４Ｆの上面と接続部８３０のフランジ部８３１の下面との間に接続部用シール部材５４２が配置される。この状態で、接続部用開口５１４に上方から接続部８３０が嵌め込まれる。
操作部用開口５１５は、略矩形状を有する。操作部用開口５１５の内周面には、内方に突出する操作部用フランジ５１５Ｆが形成される。操作部用フランジ５１５Ｆの上面と電子回路部８００の操作部８４０の下面との間に操作部用シール部材５４３が配置される。この状態で、操作部用開口５１５に上方から操作部８４０が嵌め込まれる。
ランプ用開口５１６は、略矩形状を有する。ランプ用開口５１６の内周面には、内方に突出するランプ用フランジ５１６Ｆが形成される。ランプ用フランジ５１６Ｆの上面と電子回路部８００の表示ランプ８５０の下面の縁部との間にランプ用シール部材５４４が配置される。この状態で、ランプ用開口５１６に上方から表示ランプ８５０が嵌め込まれる。
（ｂ）下筐体部
下筐体部５２０は、例えば樹脂により形成される。図１６および図１８に示すように、下筐体部５２０は、嵌合部５２１、外フランジ部５２２および内フランジ部５２３を含む。図１２および図１４に示すように、嵌合部５２１は、２個の嵌合側面部５２１Ａおよび２個の嵌合端面部５２１Ｂを有する。２個の嵌合側面部５２１Ａは、それぞれ幅方向における嵌合部５２１の両端の側面部である。２個の嵌合端面部５２１Ｂは、それぞれ長手方向における嵌合部５２１の両端の端面部である。嵌合部５２１の上部および下部は開口している。
下筐体部５２０は、例えば樹脂により形成される。図１６および図１８に示すように、下筐体部５２０は、嵌合部５２１、外フランジ部５２２および内フランジ部５２３を含む。図１２および図１４に示すように、嵌合部５２１は、２個の嵌合側面部５２１Ａおよび２個の嵌合端面部５２１Ｂを有する。２個の嵌合側面部５２１Ａは、それぞれ幅方向における嵌合部５２１の両端の側面部である。２個の嵌合端面部５２１Ｂは、それぞれ長手方向における嵌合部５２１の両端の端面部である。嵌合部５２１の上部および下部は開口している。
各嵌合側面部５２１Ａの外周面は、図５（ａ）の上クランプ部材２００の幅方向における上面部２３０の内周面に嵌合する形状を有する。図１８に示すように、各嵌合側面部５２１Ａの下部には、筐体部５００に結合部６００を取り付けるための複数の鉤状の掛止部５２９が形成される。各嵌合端面部５２１Ｂは、幅方向に並ぶ２個の凸部５２４を有する。各２個の凸部５２４は、上下方向に延びかつ長手方向における外方に突出する。複数の凸部５２４は、図５（ａ）の上面部２３０の複数の凹部２３４にそれぞれ嵌合する。
本実施の形態においては、嵌合端面部５２１Ｂの下端面は、嵌合側面部５２１Ａの下端面よりも下方に突出する。そのため、流量スイッチ１が配管２に取り付けられた際には、各嵌合端面部５２１Ｂの下端面は配管２に接触する。そこで、図１１、図１２、図１４および図１８に示すように、各嵌合端面部５２１Ｂには、下端面を補強するための配管接触面補強板金５５１が取り付けられる。
各配管接触面補強板金５５１は、断面Ｊ字形状を有する。各配管接触面補強板金５５１は、嵌合端面部５２１Ｂの外周面における２個の凸部５２４の間から嵌合端面部５２１Ｂの下端面を通って合端面部５２１Ｂの内周面に回り込むように配置される。
図１１、図１２、図１４～図１６および図１８に示すように、外フランジ部５２２は、嵌合部５２１の上部から外方に突出する。長手方向における外フランジ部５２２の両端部の上面の各々には、２個のねじ孔５２５、ねじ用開口５２６および２個のねじ用開口５２７が形成される。各ねじ用開口５２６は、幅方向における外フランジ部５２２の略中央部に配置される。図１２および図１６に示すように、複数のねじ用開口５２６は、上下方向に貫通し、上筐体部５１０の複数のねじ用開口５１２とそれぞれ連通する。
図１８に示すように、各２個のねじ孔５２５は、ねじ用開口５２６を挟んで幅方向に並ぶように配置される。複数のねじ孔５２５は、外フランジ部５２２の上端面に形成され、上下方向に延びる有底形状を有する。
各２個のねじ用開口５２７は、２個のねじ孔５２５およびねじ用開口５２６を挟んで幅方向に並ぶように配置される。図１２および図１５に示すように、複数のねじ用開口５２７は、上下方向に貫通し、上筐体部５１０の複数のねじ孔５１７にそれぞれ連通する。各ねじ用開口５２７は、下方から挿通された後述する筐体固定ねじ５０１のねじ頭を外フランジ部５２２内に埋め込みつつ係止するための座ぐりを含む。
図１１、図１５、図１６および図１８に示すように、外フランジ部５２２には、上端面を補強するための下筐体部補強板金５５２が取り付けられる。下筐体部補強板金５５２は、外フランジ部５２２の上端面および幅方向における外フランジ部５２２の両端の側面部を覆うように配置される。
図１８に示すように、長手方向における下筐体部補強板金５５２の各端部には、上下方向に貫通する２個のねじ用開口５５２ａ、ねじ用開口５５２ｂおよび２個のねじ用開口５５２ｃが形成される。複数のねじ用開口５５２ａは、外フランジ部５２２の複数のねじ孔５２５にそれぞれ重なるように配置される。複数のねじ用開口５５２ｂは、外フランジ部５２２の複数のねじ用開口５２６にそれぞれ重なるように配置される。複数のねじ用開口５５２ｃは、外フランジ部５２２の複数のねじ用開口５２７にそれぞれ重なるように配置される。
複数の板金固定ねじ５０２が上方から下筐体部補強板金５５２の複数のねじ用開口５５２ａにそれぞれ挿通される。この状態で、各板金固定ねじ５０２が外フランジ部５２２の対応するねじ孔５２５に螺合する。これにより、下筐体部補強板金５５２が外フランジ部５２２に取り付けられる。
図１６および図１８に示すように、外フランジ部５２２の上端面の内縁には、筐体間シール部材５４５が配置される。次に、外フランジ部５２２に上方から上筐体部５１０が配置される。その後、図１４に示すように、複数の筐体固定ねじ５０１が複数のねじ用開口５１２にそれぞれ挿通される。
この状態で、各筐体固定ねじ５０１が、下筐体部補強板金５５２のねじ用開口５５２ｃを通って、対応するねじ孔５１７に螺合する。これにより、上筐体部５１０が下筐体部５２０に取り付けられる。図１１、図１２、図１５および図１６に示すように、上筐体部５１０の各ねじ用開口５１２に挿通されたセンサ固定ねじ４１０の先端は、ねじ用開口５２６を通って外フランジ部５２２よりも下方に突出する。
図１６および図１８に示すように、内フランジ部５２３は、嵌合部５２１の内周面から内方に突出する。図１４に示すように、内フランジ部５２３の下面の外縁には、下方に突出する複数（本例では３個）の位置決め用突起５２３ａ，５２３ｂ，５２３ｃが形成される。２個の位置決め用突起５２３ａ，５２３ｂは、長手方向に並ぶように、幅方向における内フランジ部５２３の一端部に配置される。１個の位置決め用突起５２３ｃは、幅方向における内フランジ部５２３の他端部に配置される。
また、内フランジ部５２３の下面の外縁には、上下方向に延びるように、有底形状を有する複数のねじ孔５２８が形成される。複数のねじ孔５２８のうち半数のねじ孔５２８が、長手方向に並ぶように、幅方向における内フランジ部５２３の一端部に配置される。残りの半数のねじ孔５２８が、長手方向に並ぶように、幅方向における内フランジ部５２３の他端部に配置される。内フランジ部５２３の下面の内縁には、筐体経路間シール部材５４６が配置される。内フランジ部５２３の下面には、経路部材５３０が取り付けられる。詳細は後述する。
（ｃ）経路部材
経路部材５３０は、非金属でかつ高い剛性および高い音響透過性を有する材料により形成される。また、経路部材５３０は、高い耐環境性を有する材料により形成されることが好ましい。本例では、経路部材５３０は、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂またはＵＬＴＥＭ（登録商標）樹脂により形成される。
経路部材５３０は、非金属でかつ高い剛性および高い音響透過性を有する材料により形成される。また、経路部材５３０は、高い耐環境性を有する材料により形成されることが好ましい。本例では、経路部材５３０は、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂またはＵＬＴＥＭ（登録商標）樹脂により形成される。
図１６および図１９に示すように、経路部材５３０は、底面部５３１および外フランジ部５３２を含む。底面部５３１は、平面視において長手方向に延びる略矩形状を有する。底面部５３１の下面は、平面形状を有する。底面部５３１の下面を配管結合面５３０Ｃと呼ぶ。
底面部５３１の上面には、長手方向に並ぶように、上方に突出する２個の突出構造５３３，５３４が形成される。また、底面部５３１には、幅方向に延びるように、突出構造５３３，５３４間を上下方向に貫通する遮蔽板用開口５３５が形成される。遮蔽板用開口５３５には、超音波制御機構７００の超音波遮蔽板７３０が嵌め込まれる。
この場合、配管２内を流れる流体中を伝播せずに超音波素子７１０から超音波素子７２０へ超音波が向かうことが防止される。同様に、配管２内を流れる流体中を伝播せずに超音波素子７２０から超音波素子７１０へ超音波が向かうことが防止される。これにより、配管２内の流体の流量をより正確に算出することができる。
突出構造５３３は、長手方向において斜め上外方を向く傾斜面を有する。突出構造５３４は、長手方向において斜め上外方を向く傾斜面を有する。突出構造５３３，５３４の傾斜面をそれぞれ素子結合面５３０Ａ，５３０Ｂと呼ぶ。
具体的には、素子結合面５３０Ａは、長手方向において素子結合面５３０Ｂに最も近い端部ａ１と、長手方向において素子結合面５３０Ｂから最も遠い端部ａ２とを有する。素子結合面５３０Ａは、端部ａ２が端部ａ１よりも配管に近くなるように傾斜する。素子結合面５３０Ｂは、長手方向において素子結合面５３０Ａに最も近い端部ｂ１と、長手方向において素子結合面５３０Ａから最も遠い端部ｂ２とを有する。素子結合面５３０Ｂは、端部ｂ２が端部ｂ１よりも配管に近くなるように傾斜する。
素子結合面５３０Ａには、超音波制御機構７００の超音波素子７１０が接合される。素子結合面５３０Ｂには、超音波制御機構７００の超音波素子７２０が接合される。この場合、超音波素子７１０は、配管２に対して傾斜した状態で配管２内の流体に超音波を送信するように配置される。超音波素子７２０は、配管２に対して傾斜した状態で配管２内の流体を伝播した超音波を受信するように配置される。これにより、配管２内の流体への超音波の送信および配管２内の流体を伝播した超音波の受信を効率よく行うことができる。
このように、超音波素子７１０，７２０を共通の経路部材５３０により支持可能である。これにより、部品コスト、製造コストおよび組立コストがより低減される。また、流量スイッチ１の組立工程をより単純化することができる。さらに、流量スイッチ１を小型化することができる。
外フランジ部５３２は、幅方向における底面部５３１の両端部の上部から外方に突出する。外フランジ部５３２には、上下方向に貫通する複数（本例では３個）の位置決め用開口５３６ａ，５３６ｂ，５３６ｃが形成される。２個の位置決め用開口５３６ａ，５３６ｂは、長手方向に並ぶように、幅方向における外フランジ部５３２の一端部に配置される。１個の位置決め用開口５３６ｃは、幅方向における外フランジ部５３２の他端部に配置される。複数の位置決め用開口５３６ａ～５３６ｃは、内フランジ部５２３の複数の位置決め用突起５２３ａ～５２３ｃ（図１４）にそれぞれ対応する。
経路部材５３０の下方に矩形枠状を有する経路固定用板金５５３が配置される。経路部材５３０の底面部５３１は、経路固定用板金５５３の内周面に嵌合する。また、経路部材５３０の外フランジ部５３２の下面は、幅方向における経路固定用板金５５３の両端部の上面に接触する。
幅方向における経路固定用板金５５３の両端部には、上下方向に貫通する複数のねじ用開口５５３ａが形成される。複数のねじ用開口５５３ａのうち半数のねじ用開口５５３ａが、長手方向に並ぶように、幅方向における経路固定用板金５５３の一端部に配置される。残りの半数のねじ用開口５５３ａが、長手方向に並ぶように、幅方向における経路固定用板金５５３の他端部に配置される。複数のねじ用開口５５３ａは、内フランジ部５２３の複数のねじ孔５２８（図１４）にそれぞれ対応する。
図１４の内フランジ部５２３の複数の位置決め用突起５２３ａ～５２３ｃが上方から経路部材５３０の位置決め用開口５３６ａ～５３６ｃにそれぞれ嵌め込まれる。この場合、内フランジ部５２３の下面と経路部材５３０の外フランジ部５３２の上面との間に筐体経路間シール部材５４６（図１８）が配置される。
複数の板金固定ねじ５０３が下方から経路固定用板金５５３の複数のねじ用開口５５３ａにそれぞれ挿通される。この状態で、各板金固定ねじ５０３が内フランジ部５２３の対応するねじ孔５２８に螺合する。これにより、経路部材５３０および経路固定用板金５５３が下筐体部５２０に取り付けられる。
上記の構成においては、内フランジ部５２３の複数の位置決め用突起５２３ａ～５２３ｃと経路部材５３０の位置決め用開口５３６ａ～５３６ｃとにより位置決め機構が構成される。この構成によれば、経路部材５３０を長手方向において正常な向きとは反対の向きで下筐体部５２０に取り付けることできない。そのため、経路部材５３０を長手方向において正常な向きで容易に下筐体部５２０に取り付けることができる。
上記の取り付け作業により、内部に空間を有する筐体部５００が完成する。筐体部５００における複数の部材の接合部分には、表示部用シール部材５４１、接続部用シール部材５４２、操作部用シール部材５４３、ランプ用シール部材５４４、筐体間シール部材５４５および筐体経路間シール部材５４６が設けられる。そのため、筐体部５００の内部の空間に水および油等の液体が浸入することが防止される。
（２）結合部
図１４および図２０に示すように、結合部６００は、音響カプラント６１０および保持部材６２０を含む。音響カプラント６１０は、高分子ゴムまたはゲル状物質等からなる軟質弾性体材料により形成される。
図１４および図２０に示すように、結合部６００は、音響カプラント６１０および保持部材６２０を含む。音響カプラント６１０は、高分子ゴムまたはゲル状物質等からなる軟質弾性体材料により形成される。
音響カプラント６１０は、図１６の経路部材５３０の音響インピーダンス値と配管２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、音響カプラント６１０と配管２との間、および音響カプラント６１０と経路部材５３０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７１０，７２０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。
音響カプラント６１０は、底面部６１１および外フランジ部６１２を含む。底面部６１１は、平面視において長手方向に延びる略矩形状を有する。長手方向における底面部６２１の略中央部には、幅方向に延びるスリット６１３が形成される。
外フランジ部６１２は、幅方向における底面部６１１の両端部の上部から外方に突出する。外フランジ部６１２には、上下方向に貫通する複数の位置決め用開口６１４が形成される。複数の位置決め用開口６１４のうち半数の位置決め用開口６１４が、長手方向に並ぶように、幅方向における外フランジ部６１２の一端部に配置される。残りの半数の位置決め用開口６１４が、長手方向に並ぶように、幅方向における外フランジ部６１２の他端部に配置される。
保持部材６２０は、例えば樹脂により形成される。保持部材６２０は、底面部６２１および２個の側面部６２２を含む。底面部６２１は、平面視において長手方向に延びる略矩形状を有する。幅方向における底面部６２１の中央部には、長手方向に延びるカプラント用開口６２３が形成される。
底面部６２１には、上方に突出する複数の位置決め用突起６２４が形成される。複数の位置決め用突起６２４のうち半数の位置決め用突起６２４が、長手方向に並ぶように、幅方向における底面部６２１の一端部に配置される。残りの半数の位置決め用突起６２４が、長手方向に並ぶように、幅方向における底面部６２１の他端部に配置される。複数の位置決め用突起６２４は、音響カプラント６１０の複数の位置決め用開口６１４にそれぞれ対応する。
２個の側面部６２２は、幅方向における底面部６２１の両端部からそれぞれ上方に延びるように設けられる。各側面部６２２の内面には、複数の鉤状の掛止部６２５が形成される。２個の側面部６２２の複数の掛止部６２５は、下筐体部５２０の複数の掛止部５２９（図１８）にそれぞれ対応する。
底面部６２１の複数の位置決め用突起６２４が下方から底面部６１１の位置決め用開口６１４にそれぞれ嵌め込まれる。また、底面部６１１が上方から底面部６２１のカプラント用開口６２３に嵌め込まれる。これにより、音響カプラント６１０が保持部材６２０に固定され、結合部６００が完成する。この状態で、２個の側面部６２２の複数の掛止部６２５と下筐体部５２０の複数の掛止部５２９（図１８）とがそれぞれ互いに結合される。これにより、筐体部５００に結合部６００が取り付けられる。
この構成においては、音響カプラント６１０が保持部材６２０により下筐体部５２０に保持される。音響カプラント６１０の底面部６１１の上面は、経路部材５３０の配管結合面５３０Ｃ（図１６）に密着する。また、音響カプラント６１０の底面部６１１の下面は、保持部材６２０の底面部６２１の下面よりも下方に突出する。作業者は、音響カプラント６１０を筐体部５００とともに扱うことができるので、流量スイッチ１の取り扱い性が向上する。また、流量スイッチ１の取り付け作業の効率が向上する。
（３）超音波制御機構
超音波制御機構７００は、筐体部５００の内部に収容される。図１６に示すように、超音波制御機構７００は、２個の超音波素子７１０，７２０、超音波遮蔽板７３０および２個の充填部材７４０，７５０を含む。２個の超音波素子７１０，７２０は、それぞれ平板形状を有する。
超音波制御機構７００は、筐体部５００の内部に収容される。図１６に示すように、超音波制御機構７００は、２個の超音波素子７１０，７２０、超音波遮蔽板７３０および２個の充填部材７４０，７５０を含む。２個の超音波素子７１０，７２０は、それぞれ平板形状を有する。
また、超音波制御機構７００は、超音波素子７１０に対応する音響接合剤７１１（図２）、素子裏音波遮断部材７１２および素子固定部材７１３を含む。さらに、超音波制御機構７００は、超音波素子７２０に対応する音響接合剤７２１（図２）、素子裏音波遮断部材７２２および素子固定部材７２３を含む。本実施の形態においては、音響接合剤７１１，７２１は微小なフィラーが分散されたグリスである。素子裏音波遮断部材７１２，７２２は、発泡ゴムにより形成される。素子裏音波遮断部材７１２，７２２は、例えば多孔質材料により形成されてもよい。
超音波素子７１０の一面が、音響接合剤７１１により経路部材５３０の素子結合面５３０Ａ（図１６）に接合される。超音波素子７１０の他面に素子裏音波遮断部材７１２が取り付けられる。この状態で、超音波素子７１０は、素子固定部材７１３により経路部材５３０に固定される。超音波素子７１０は、素子結合面５３０Ａとの間を遮らないように設けられる。
同様に、超音波素子７２０の一面が音響接合剤７２１により経路部材５３０の素子結合面５３０Ｂ（図１６）に接合される。超音波素子７２０の他面に素子裏音波遮断部材７２２が取り付けられる。この状態で、超音波素子７２０は、素子固定部材７２３により経路部材５３０に固定される。素子固定部材７２３は、超音波素子７２０の一面と素子結合面５３０Ｂとの間を遮らないように設けられる。
この構成によれば、超音波素子７１０，７２０は、それぞれ素子固定部材７１３，７２３により経路部材５３０に固定される。この場合、超音波素子７１０，７２０を経路部材５３０に固定するために接着剤を用いる必要がない。すなわち、超音波素子７１０の一面と素子結合面５３０Ａとの間、および超音波素子７２０の一面と素子結合面５３０Ｂとの間に接着剤が配置されない。これにより、超音波の損失が防止される。その結果、超音波素子７１０，７２０による超音波の送信および受信の効率を向上させることができる。
また、音響接合剤７１１により超音波素子７１０の一面から超音波が効率よく抽出され、素子結合面５３０Ａから経路部材５３０内に伝達される。同様に、音響接合剤７２１により超音波素子７２０の一面から超音波が効率よく抽出され、素子結合面５３０Ｂから経路部材５３０内に伝達される。
上記のように、音響接合剤７１１，７１２は、グリスに微小なフィラーが分散された構成を有する。この場合、音響接合剤７１１，７１２の音響インピーダンスが経路部材５３０の素子結合面５３０Ａ，５３０Ｂの音響インピーダンスに近い値を有する。これにより、超音波素子７１０と素子結合面５３０Ａとの間での超音波の反射が低減するとともに、超音波素子７２０と素子結合面５３０Ｂとの間での超音波の反射が低減する。その結果、超音波素子７１０，７２０による超音波の送信および受信の効率を向上させることができる。音響接合剤７１１，７１２は、接着剤に微小なフィラーが分散された構成を有してもよい。
さらに、超音波素子７１０の他面および超音波素子７２０の他面には、それぞれ素子裏音波遮断部材７１２，７２２が取り付けられる。この場合、超音波素子７１０の他面および超音波素子７２０の他面から抽出される超音波が遮断される。これにより、超音波素子７１０，７２０により生成される超音波の損失を低減し、超音波素子７１０の一面および超音波素子７２０の一面から抽出される超音波の強度を増加させることができる。
超音波遮蔽板７３０は、素子裏音波遮断部材７１２，７２２の材料と同様の材料により形成される。上記のように、超音波遮蔽板７３０は、経路部材５３０の遮蔽板用開口５３５に嵌め込まれる。この場合、経路部材５３０内での超音波素子７１０，７２０間の超音波の伝達が遮蔽される。これにより、超音波素子７１０から送信された超音波が、経路部材５３０内を通って超音波素子７２０により直接受信されることが防止される。同様に、超音波素子７２０から送信された超音波が、経路部材５３０内を通って超音波素子７１０により直接受信されることが防止される。
充填部材７４０は、経路部材５３０の特性インピーダンスに近い値の特性インピーダンスを有し、かつ超音波を減衰（分散）させる特性が大きい材料により形成される。例えば、充填部材７４０は、異なる特性インピーダンス値を有する複数の部材が分散された材料により形成される。本実施の形態においては、充填部材７４０は、充填材として酸化アルミニウムが分散されたシリコンにより形成される。
充填部材７４０は、超音波素子７１０，７２０の周囲を部分的に覆うように配置される。この場合、配管２内を流れる流体中を伝播せずに超音波素子７１０，７２０から周囲に送信された超音波は、充填部材７４０により減衰される。これにより、超音波素子７１０から周囲に送信された超音波が迷信号として超音波素子７２０により受信されることが防止される。同様に、超音波素子７２０から周囲に送信された超音波が迷信号として超音波素子７１０により受信されることが防止される。
充填部材７５０は、断熱材料により形成される。充填部材７５０は、充填部材７４０の上方でかつ後述する電子回路部８００の制御基板８１０の下方に配置される。この配置によれば、配管２内に低温の流体が流れる場合でも、配管２から制御基板８１０に放射される熱（冷気）は、充填部材７５０により遮断される。これにより、制御基板８１０が結露することが防止される。また、結露を防止するために制御基板８１０を樹脂等により充填する必要がないので、センサ部４００の組立および分解を容易に行うことができる。
上記の構成によれば、超音波素子７１０により送信された超音波は、素子結合面５３０Ａに入力され、経路部材５３０の内部を通して配管結合面５３０Ｃから出力される。配管結合面５３０Ｃから出力された超音波は、音響カプラント６１０を通して配管２内の流体に入射され、配管２の内面で反射された後、再び音響カプラント６１０を通して配管結合面５３０Ｃに入力される。配管結合面５３０Ｃに入力された超音波は、経路部材５３０の内部を通して素子結合面５３０Ｂから出力され、超音波素子７２０により受信される。
同様に、超音波素子７２０により送信された超音波は、素子結合面５３０Ｂに入力され、経路部材５３０の内部を通して配管結合面５３０Ｃから出力される。配管結合面５３０Ｃから出力された超音波は、音響カプラント６１０を通して配管２内の流体に入射され、配管２の内面で反射された後、再び音響カプラント６１０を通して配管結合面５３０Ｃに入力される。配管結合面５３０Ｃに入力された超音波は、経路部材５３０の内部を通して素子結合面５３０Ａから出力され、超音波素子７１０により受信される。
（４）電子回路部
図１６および図１７に示すように、電子回路部８００は、制御基板８１０、表示基板８２０、接続部８３０、操作部８４０および表示ランプ８５０を含む。制御部８１１は、例えばＣＰＵ（中央演算処理装置）を含む。記憶部８１２は、例えば揮発性メモリまたはハードディスクを含む。制御部８１１および記憶部８１２は制御基板８１０に実装される。表示部８２１は、例えばセグメント表示器を含む。表示部８２１は、ドットマトリクス表示器を含んでもよい。表示部８２１は表示基板８２０に実装される。
図１６および図１７に示すように、電子回路部８００は、制御基板８１０、表示基板８２０、接続部８３０、操作部８４０および表示ランプ８５０を含む。制御部８１１は、例えばＣＰＵ（中央演算処理装置）を含む。記憶部８１２は、例えば揮発性メモリまたはハードディスクを含む。制御部８１１および記憶部８１２は制御基板８１０に実装される。表示部８２１は、例えばセグメント表示器を含む。表示部８２１は、ドットマトリクス表示器を含んでもよい。表示部８２１は表示基板８２０に実装される。
制御基板８１０は、超音波素子７１０，７２０に近接するように超音波素子７１０，７２０の上方に配置される。これにより、超音波素子７１０，７２０と制御基板８１０とを接続する接続線が最短になる。これにより、超音波素子７１０，７２０からの放射ノイズを抑制することができる。
操作部８４０は、複数の操作ボタンを含む。表示ランプ８５０は、複数の発光素子を含む。各発光素子は、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）である。操作部８４０および表示ランプ８５０は表示基板８２０に接続され、表示基板８２０は制御基板８１０に接続される。また、制御基板８１０は、接続部８３０およびケーブル３を通して図示しない外部装置に接続される。
制御基板８１０、表示基板８２０および超音波素子７１０，７２０は、ケーブル３を通して外部装置の電源から電力を取得する。この場合、制御基板８１０、表示基板８２０および超音波素子７１０，７２０に電力を供給するための電源を筐体部５００に設ける必要がない。そのため、流量スイッチ１を小型化することができる。
表示基板８２０は、上筐体部５１０の窓部５１１に近接する位置に配置される。これにより、使用者は、上筐体部５１０の窓部５１１から表示部８２１を視認することができる。表示部８２１には、上記式（１）により算出された流体の速度Ｖｆ、上記式（２）により算出された流量Ｑまたは制御部８１１のメモリに記憶されたしきい値等の種々の情報を表示することができる。
表示ランプ８５０は、外部装置のオン状態とオフ状態とを識別可能に点灯する。例えば、外部装置がオン状態である場合には表示ランプ８５０が点灯し、外部装置がオフ状態である場合には表示ランプ８５０が消灯してもよい。逆に、外部装置がオン状態である場合には表示ランプ８５０が消灯し、外部装置がオフ状態である場合には表示ランプ８５０が点灯してもよい。これにより、使用者は、外部装置のオン状態とオフ状態とを容易に識別することができる。
本実施の形態においては、表示ランプ８５０は、緑色に発光する発光素子および赤色に発光する発光素子を含む。外部装置がオン状態である場合には表示ランプ８５０が緑色に点灯し、外部装置がオフ状態である場合には表示ランプ８５０が赤色に点灯する。逆に、外部装置がオン状態である場合には表示ランプ８５０が赤色に点灯し、外部装置がオフ状態である場合には表示ランプ８５０が緑色に点灯してもよい。
［４］流量スイッチの取り付け
（１）配管へのクランプ部の取り付け
図２１は、配管２へ取り付けられる前のクランプ部１００の分解斜視図である。図２２は、配管２へ取り付けられた後のクランプ部１００の斜視図である。図２３（ａ），（ｂ）は、それぞれ図２２のクランプ部１００の平面図および側面図である。以下、図２１～図２３を参照して配管２へのクランプ部１００の取り付けを説明する。図２１～図２３の例では、下クランプ部材３００が第１の向きに配置される。
（１）配管へのクランプ部の取り付け
図２１は、配管２へ取り付けられる前のクランプ部１００の分解斜視図である。図２２は、配管２へ取り付けられた後のクランプ部１００の斜視図である。図２３（ａ），（ｂ）は、それぞれ図２２のクランプ部１００の平面図および側面図である。以下、図２１～図２３を参照して配管２へのクランプ部１００の取り付けを説明する。図２１～図２３の例では、下クランプ部材３００が第１の向きに配置される。
まず、図２２および図２３（ａ），（ｂ）に示すように、上クランプ部材２００の可動部分２２０が第１の位置にスライドされる。この場合、図２３（ａ）に示すように、上方から複数のクランプ固定ねじ１１０を視認することができる。これにより、複数のクランプ固定ねじ１１０が上方から操作可能となる。なお、本例では、複数のクランプ固定ねじ１１０は、複数の貫通孔２６３（図２１）にそれぞれ挿通された状態で、回転可能に固定される。
次に、図２１に示すように、上クランプ部材２００および下クランプ部材３００は、配管２を挟んで上下方向に対向するように配置される。ここで、上記のように、上クランプ部材２００の当接部２６０の傾斜部２６２の下面は、端面部２４０の傾斜切断面２１３よりもわずかに内下方に突出する。そのため、配管２の上部の外周面は、上クランプ部材２００の当接部２６０の傾斜部２６２の下面に当接する。また、配管２の下部の外周面は、下クランプ部材３００の底面部３１０の上面に当接する。
この状態で、ねじ回し等の工具により上方から複数のクランプ固定ねじ１１０が操作される。これにより、複数のクランプ固定ねじ１１０が下クランプ部材３００の複数の突出片３３１のねじ孔３３１ｈにそれぞれ螺合する。なお、下クランプ部材３００が第２の向きに配置された場合には、複数のクランプ固定ねじ１１０は、下クランプ部材３００の複数の突出片３３２のねじ孔３３２ｈにそれぞれ螺合する。
複数のクランプ固定ねじ１１０を複数のねじ孔３３１ｈにそれぞれ螺合させることにより、当接部２６０の傾斜部２６２の下面と配管２の外周面との間の圧力が大きくなる。この場合、当接部２６０の傾斜部２６２は、当初の位置よりも外上方へ歪むように変形する。これにより、配管２の上部の外周面は、上クランプ部材２００の端面部２４０の傾斜切断面２１３に当接する。また、配管２の下部の外周面は、下クランプ部材３００の底面部３１０の上面に当接する。
この構成によれば、配管２に垂直な切断面において、配管２は、上クランプ部材２００に少なくとも２箇所当接するとともに、下クランプ部材３００に少なくとも１箇所当接する。すなわち、配管２に垂直な切断面において、配管２は、クランプ部１００に少なくとも３箇所当接する。これにより、クランプ部１００は配管２に確実に固定される。
また、上記のように、水平切断面２１２の幅方向における長さは配管２の外径よりも小さく、２個の垂直切断面２１１の幅方向の間隔は配管２の外径よりも大きい。この構成によれば、水平切断面２１２の幅方向における長さ以上でかつ２個の垂直切断面２１１の幅方向の間隔以下の範囲において、種々の外径を有する配管２にクランプ部１００を取り付けることが可能となる。
（２）クランプ部へのセンサ部の取り付け
図２４は、センサ部４００が取り付けられる前のクランプ部１００の斜視図である。図２５（ａ），（ｂ）は、それぞれ図２４のクランプ部１００の平面図および側面図である。以下、図２４および図２５を参照してクランプ部１００へのセンサ部４００の取り付けを説明する。
図２４は、センサ部４００が取り付けられる前のクランプ部１００の斜視図である。図２５（ａ），（ｂ）は、それぞれ図２４のクランプ部１００の平面図および側面図である。以下、図２４および図２５を参照してクランプ部１００へのセンサ部４００の取り付けを説明する。
配管２にクランプ部１００が取り付けられた後、図２４および図２５（ａ），（ｂ）に示すように、可動部分２２０が第２の位置に戻される。これにより、クランプ部１００にセンサ部４００を取り付け可能となる。２個のセンサ固定ねじ４１０がクランプ部１００の２個のねじ孔２３１にそれぞれ螺合されることにより、クランプ部１００にセンサ部４００が取り付けられる。
このように、本実施の形態においては、クランプ部１００にセンサ部４００が取り付けられた状態では、クランプ部１００を配管２に取り付けることができない。そのため、クランプ部１００を配管２に取り付けた後に、クランプ部１００にセンサ部４００が取り付けられることとなる。これにより、適切な固定力でセンサ部４００を固定するための手順を確実に実行することができる。
また、２個のセンサ固定ねじ４１０は、長手方向において超音波素子７１０，７２０を挟んで配置されるので、センサ部４００は、配管２に対して傾くことなく配管２の中心に向かって半径方向に固定力を加えられる。これにより、作業者は、配管２に対するセンサ部４００の傾きの調整を意識することなくセンサ部４００の取り付け作業を行うことができる。
筐体部５００の下筐体部５２０の嵌合部５２１の外周面は、上面部２３０の幅方向における両端部の内周面に嵌合する。ここで、上記のように、嵌合部５２１の各嵌合側面部５２１Ａは、幅方向における上面部２３０の内周面に嵌合する。また、長手方向における上面部２３０の各端部の内周面には、突出部２３３を挟むように２個の凹部２３４が形成される。筐体部５００の下筐体部５２０の各嵌合端面部５２１Ｂには、上面部２３０の内周面の２個の凹部２３４にそれぞれ嵌合する凸部５２４が形成される。
この場合、嵌合部５２１により、クランプ部１００上で配管２の軸心方向および配管２の周方向においてセンサ部４００を変位させることなく、配管２の半径方向においてのみセンサ部４００を変位させることができる。このように、センサ部４００をクランプ部１００に取り付けた場合、センサ部４００の長手方向および幅方向への変位が規制される。一方、センサ部４００の上下方向の変位は許容される。
図２６（ａ），（ｂ）は、それぞれ流量スイッチ１の端面図および断面図である。図２７（ａ），（ｂ）は、それぞれ流量スイッチ１の側面図および断面図である。図２６（ｂ）は図２６（ａ）の流量スイッチ１のＣ－Ｃ線断面図を示し、図２７（ｂ）は図２７（ａ）の流量スイッチ１のＤ－Ｄ線断面図を示す。
図２６（ｂ）のセンサ固定ねじ４１０が締め付けられることにより、センサ部４００が下方、すなわち配管２に近づく方向に移動する。この場合、図２６（ｂ）および図２７（ｂ）の音響カプラント６１０が筐体部５００により押し潰される。
上記のように、本実施の形態においては、嵌合端面部５２１Ｂの下端面は、嵌合側面部５２１Ａの下端面よりも下方に突出する。そのため、嵌合端面部５２１Ｂの下端面（配管接触面補強板金５５１）が配管２に接触する。これにより、センサ部４００の下方への移動が停止するとともに、筐体部５００による音響カプラント６１０の押し潰しが停止する。このように、嵌合端面部５２１Ｂは、音響カプラント６１０の押し潰し量を規制する機能を有する。嵌合端面部５２１Ｂは、音響カプラント６１０の押し潰し量が最も大きい部分での音響カプラント６１０の押し潰し量を規制する。
本実施の形態においては、音響カプラント６１０の押し潰し量は、押し潰されていないときの音響カプラント６１０の厚みの１０％以上５０％以下になるように規制される。この場合、経路部材５３０の配管結合面５３０Ｃ（図１６）と配管２とが十分な圧力で密着する。これにより、配管２内の流体に効率よく超音波を入射することができる。一方で、音響カプラント６１０に過度な圧力が加わることが抑制される。これにより、音響カプラント６１０が破損することが防止される。
（３）下クランプ部材の向き
上記の配管２へのクランプ部１００の取り付けにおいては、下クランプ部材３００が第１の向きに配置されるが、下クランプ部材３００は第２の向きに配置されてもよい。図２８（ａ），（ｂ）は、それぞれ下クランプ部材３００が第１の向きに配置された状態の流量スイッチ１の斜視図および側面図である。図２９（ａ），（ｂ）は、それぞれ下クランプ部材３００が第２の向きに配置された状態の流量スイッチ１の斜視図および側面図である。
上記の配管２へのクランプ部１００の取り付けにおいては、下クランプ部材３００が第１の向きに配置されるが、下クランプ部材３００は第２の向きに配置されてもよい。図２８（ａ），（ｂ）は、それぞれ下クランプ部材３００が第１の向きに配置された状態の流量スイッチ１の斜視図および側面図である。図２９（ａ），（ｂ）は、それぞれ下クランプ部材３００が第２の向きに配置された状態の流量スイッチ１の斜視図および側面図である。
図２８（ａ）に示すように、下クランプ部材３００が第１の向きに配置された場合には、複数のクランプ固定ねじ１１０は、複数の突出片３３１のねじ孔３３１ｈにそれぞれ螺合する。一方、図２９（ａ）に示すように、下クランプ部材３００が第２の向きに配置された場合には、複数のクランプ固定ねじ１１０は、複数の突出片３３２のねじ孔３３２ｈにそれぞれ螺合する。
ここで、突出片３３１は突出片３３２よりも上方に位置する。すなわち、水平部２６１の貫通孔２６３から突出片３３２のねじ孔３３２ｈまでの上下方向の距離は、水平部２６１の貫通孔２６３から突出片３３１のねじ孔３３１ｈまでの上下方向の距離よりも大きい。
配管２の外径が比較的大きい場合において、下クランプ部材３００を第２の向きに配置すると、貫通孔２６３からねじ孔３３２ｈまでの上下方向の距離がクランプ固定ねじ１１０の長さよりも大きくなることがある。この場合、配管２にクランプ部１００を取り付けることができない。したがって、図２８（ｂ）に示すように、配管２の外径が比較的大きい場合には、下クランプ部材３００が第１の向きに配置される。これにより、配管２にクランプ部１００を適切に取り付けることができる。
一方、配管２の外径が比較的小さい場合において、下クランプ部材３００を第１の向きに配置すると、貫通孔２６３からねじ孔３３１ｈまでの上下方向の距離がクランプ固定ねじ１１０の長さよりも過剰に小さくなることがある。この場合、クランプ部１００を配管２に固定するためのクランプ固定ねじ１１０の操作量（締め付け回数）が多くなり、作業者の負担が大きくなる。したがって、図２９（ｂ）に示すように、配管２の外径が比較的小さい場合には、下クランプ部材３００が第２の向きに配置される。これにより、配管２にクランプ部１００を低い負担で取り付けることができる。
［５］変形例
（１）音響カプラントの取り付け方式
本実施の形態においては、音響カプラント６１０が保持部材６２０により保持され、保持部材６２０の複数の掛止部６２５と下筐体部５２０の複数の掛止部５２９とがそれぞれ結合される。この方式により筐体部５００に音響カプラント６１０が取り付けられるが、本発明はこれに限定されない。他の方式により筐体部５００に音響カプラント６１０が取り付けられてもよい。
（１）音響カプラントの取り付け方式
本実施の形態においては、音響カプラント６１０が保持部材６２０により保持され、保持部材６２０の複数の掛止部６２５と下筐体部５２０の複数の掛止部５２９とがそれぞれ結合される。この方式により筐体部５００に音響カプラント６１０が取り付けられるが、本発明はこれに限定されない。他の方式により筐体部５００に音響カプラント６１０が取り付けられてもよい。
図３０は、音響カプラント６１０の取り付け方式の第１の変形例における下筐体部５２０の側面図および断面図である。図３０（ｂ）は図３０（ａ）のセンサ部４００のＥ－Ｅ線断面図を示す。図３０の例では、音響カプラント６１０の底面部６１１の上面が、接着部材４２１により下筐体部５２０の嵌合部５２１の下面および経路部材５３０の外フランジ部５３２の下面に接着される。これにより、筐体部５００に音響カプラント６１０が取り付けられる。本例では、簡単な構成で音響カプラント６１０を筐体部５００に一体化することができる。
図３１は、音響カプラント６１０の取り付け方式の第２の変形例における下筐体部５２０の側面図および断面図である。図３１（ｂ）は図３１（ａ）のセンサ部４００のＦ－Ｆ線断面図を示す。図３１の例では、音響カプラント６１０の底面部６１１の上面が、複数のねじ部材４２２により下筐体部５２０の嵌合部５２１の下面に固定される。これにより、筐体部５００に音響カプラント６１０が取り付けられる。
図３２は、音響カプラント６１０の取り付け方式の第３の変形例における下筐体部５２０の側面図および断面図である。図３２（ｂ）は図３２（ａ）のセンサ部４００のＧ－Ｇ線断面図を示す。図３２の例では、音響カプラント６１０と保持部材６２０とが一体的に形成される。この状態で、保持部材６２０の複数の掛止部６２５と下筐体部５２０の複数の掛止部５２９とがそれぞれ結合される。これにより、筐体部５００に音響カプラント６１０が取り付けられる。
図３０および図３１の例においては、結合部６００に保持部材６２０が設けられない。図３０または図３１の例においては、接着部材４２１または複数のねじ部材４２２を用いることに代えて、音響カプラント６１０と下筐体部５２０とが一体的に形成されることにより、筐体部５００に音響カプラント６１０が取り付けられてもよい。図３２の例においては、複数の掛止部６２５を用いることに代えて、接着部材または複数のねじ部材を用いることにより筐体部５００に音響カプラント６１０が取り付けられてもよい。
（２）押し潰し量規制方式
本実施の形態においては、嵌合端面部５２１Ｂが音響カプラント６１０の押し潰し量規制部である。この方式においては、嵌合端面部５２１Ｂの下端面が配管２に接触することにより音響カプラント６１０の押し潰し量が規制されるが、本発明はこれに限定されない。他の方式により音響カプラント６１０の押し潰し量が規制されてもよい。
本実施の形態においては、嵌合端面部５２１Ｂが音響カプラント６１０の押し潰し量規制部である。この方式においては、嵌合端面部５２１Ｂの下端面が配管２に接触することにより音響カプラント６１０の押し潰し量が規制されるが、本発明はこれに限定されない。他の方式により音響カプラント６１０の押し潰し量が規制されてもよい。
図３３は、音響カプラント６１０の押し潰し量規制方式の第１の変形例における流量スイッチ１の側面図および断面図である。図３３（ｂ）は図３３（ａ）の流量スイッチ１のＨ－Ｈ線断面図を示す。図３３の例では、長手方向における筐体部５００の両端部に、上下方向に貫通するように押し潰し量規制ねじ４０１が設けられる。各押し潰し量規制ねじ４０１は、幅方向における筐体部５００の略中央部に配置される。
各押し潰し量規制ねじ４０１の先端は、筐体部５００の下面よりも下方に突出する。ねじ回し等の工具により上方から各押し潰し量規制ねじ４０１を操作することにより、筐体部５００の下面に対する各押し潰し量規制ねじ４０１の先端の突出量を調整することが可能である。
流量スイッチ１が配管２に取り付けられた際には、筐体部５００の下面により音響カプラント６１０が押し潰される。ここで、各押し潰し量規制ねじ４０１の先端が配管２に接触すると、クランプ部１００上でのセンサ部４００の下方への移動が停止するとともに、筐体部５００による音響カプラント６１０の押し潰しが停止する。これにより、音響カプラント６１０の押し潰し量が規制される。
図３４は、音響カプラント６１０の押し潰し量規制方式の第２の変形例における流量スイッチ１の側面図および断面図である。図３４（ｂ）は図３４（ａ）の流量スイッチ１のＩ－Ｉ線断面図を示す。図３４の例では、長手方向における筐体部５００の両端部の下面にそれぞれ対応するように、板状の押し潰し量規制部材４０２が配管２の外周面に配置される。上下方向における各押し潰し量規制部材４０２の厚みは、上下方向における音響カプラント６１０の底面部６１１（図２０）の厚みよりも小さい。
流量スイッチ１が配管２に取り付けられた際には、筐体部５００の下面により音響カプラント６１０が押し潰される。ここで、長手方向における筐体部５００の両端部の下面が押し潰し量規制部材４０２の上面に接触すると、クランプ部１００上でのセンサ部４００の下方への移動が停止するとともに、筐体部５００による音響カプラント６１０の押し潰しが停止する。これにより、音響カプラント６１０の押し潰し量が規制される。
本例においては、筐体部５００と配管２の外面との間の所望の位置に押し潰し量規制部材４０２を配置することができる。これにより、押し潰し量規制部材４０２の配置の自由度が向上する。
図３５は、音響カプラント６１０の押し潰し量規制方式の第３の変形例における流量スイッチ１の側面図および断面図である。図３５（ｂ）は図３５（ａ）の流量スイッチ１のＪ－Ｊ線断面図を示す。図３５の例では、長手方向における筐体部５００の外フランジ部５２２両端部の下面にそれぞれ対応するように、複数（本例では２個）の押し潰し量規制突起１０１が上クランプ部材２００の上面に形成される。
各押し潰し量規制突起１０１の先端は、クランプ部１００の上面よりも上方に突出する。クランプ部１００の上面に対する各押し潰し量規制突起１０１の先端の突出量は、上下方向における音響カプラント６１０の底面部６１１（図２０）の厚みよりも小さい。
流量スイッチ１が配管２に取り付けられた際には、筐体部５００の下面により音響カプラント６１０が押し潰される。ここで、長手方向における筐体部５００の外フランジ部５２２両端部の下面が複数の押し潰し量規制突起１０１の先端に接触すると、クランプ部１００上でのセンサ部４００の下方への移動が停止するとともに、筐体部５００による音響カプラント６１０の押し潰しが停止する。これにより、音響カプラント６１０の押し潰し量が規制される。
音響カプラント６１０の押し潰し量規制方式の第３の変形例において、押し潰し量規制突起１０１は、上クランプ部材２００の上面に設けられず、上クランプ部材２００と接触するように筐体部５００の下面に設けられてもよい。本例においては、作業者は、押し潰し量規制突起１０１を筐体部５００およびクランプ部１００のうち一方とともに扱うことができるので、流量スイッチ１の取り扱い性が向上する。また、流量スイッチ１の取り付け作業の効率が向上する。
図３６は、音響カプラント６１０の押し潰し量規制方式の第４の変形例における流量スイッチ１の側面図および断面図である。図３６（ｂ）は図３６（ａ）の流量スイッチ１のＫ－Ｋ線断面図を示す。図３６の例では、長手方向における筐体部５００の外フランジ部５２２両端部の下面にそれぞれ対応するように、板状の押し潰し量規制部材４０３が上クランプ部材２００の上面に配置される。上下方向における各押し潰し量規制部材４０３の厚みは、上下方向における音響カプラント６１０の底面部６１１（図２０）の厚みよりも小さい。
流量スイッチ１が配管２に取り付けられた際には、筐体部５００の下面により音響カプラント６１０が押し潰される。ここで、長手方向における筐体部５００の外フランジ部５２２両端部の下面が押し潰し量規制部材４０３の上面に接触すると、クランプ部１００上でのセンサ部４００の下方への移動が停止するとともに、筐体部５００による音響カプラント６１０の押し潰しが停止する。これにより、音響カプラント６１０の押し潰し量が規制される。
本例においては、筐体部５００と上クランプ部材２００との間の所望の位置に押し潰し量規制部材４０３を配置することができる。これにより、押し潰し量規制部材４０３の配置の自由度が向上する。
図３７は、音響カプラント６１０の押し潰し量規制方式の第５の変形例における流量スイッチ１の端面図および断面図である。図３７（ｂ）は図３７（ａ）の流量スイッチ１のＬ－Ｌ線断面図を示す。図３７の例では、長手方向における筐体部５００の外フランジ部５２２両端部の下面にそれぞれ対応するように、板状の押し潰し量規制部材６０１が音響カプラント６１０の両端面に配置される。
上下方向における各押し潰し量規制部材６０１の厚みは、上下方向における音響カプラント６１０の底面部６１１（図２０）の厚みよりも小さい。押し潰し量規制部材６０１は、接着部材により音響カプラント６１０に接着されてもよいし、音響カプラント６１０と一体的に形成されてもよい。
流量スイッチ１が配管２に取り付けられた際には、筐体部５００の下面により音響カプラント６１０が押し潰される。ここで、音響カプラント６１０の底面部６１１の厚みが各押し潰し量規制部材６０１の厚みと略等しくなるまで音響カプラント６１０が押し潰されると、各押し潰し量規制部材６０１の下端面が配管２に接触する。この場合、クランプ部１００上でのセンサ部４００の下方への移動が停止するとともに、筐体部５００による音響カプラント６１０の押し潰しが停止する。これにより、音響カプラント６１０の押し潰し量が規制される。
この場合、作業者は、押し潰し量規制部材６０１を音響カプラント６１０とともに扱うことができるので、流量スイッチ１の取り扱い性が向上する。また、流量スイッチ１の取り付け作業の効率が向上する。
（３）切欠部の形状
本実施の形態においては、上クランプ部材２００の各端面部２４０の切欠部２４１は２個の垂直切断面２１１、１個の水平切断面２１２および２個の傾斜切断面２１３を含む多角形状を有するが、本発明はこれに限定されない。上クランプ部材２００の各端面部２４０の切欠部２４１は、以下の第１～第４の変形例のいずれかの形状を有してもよいし、第１～第４の変形例を組み合わせた形状を有してもよいし、他の形状を有してもよい。
本実施の形態においては、上クランプ部材２００の各端面部２４０の切欠部２４１は２個の垂直切断面２１１、１個の水平切断面２１２および２個の傾斜切断面２１３を含む多角形状を有するが、本発明はこれに限定されない。上クランプ部材２００の各端面部２４０の切欠部２４１は、以下の第１～第４の変形例のいずれかの形状を有してもよいし、第１～第４の変形例を組み合わせた形状を有してもよいし、他の形状を有してもよい。
図３８は、切欠部２４１の形状の第１の変形例を示す図である。図３８に示すように、切欠部２４１の形状の第１の変形例においては、切欠部２４１は、図４（ａ）の水平切断面２１２に代えて湾曲切断面２１２ａを含む。湾曲切断面２１２ａは、一方の傾斜切断面２１３の上部と他方の傾斜切断面２１３の上部との間を湾曲するように接続する。
図３９は、切欠部２４１の形状の第２の変形例を示す図である。図３９に示すように、切欠部２４１の形状の第２の変形例においては、切欠部２４１は、図４（ａ）の２個の傾斜切断面２１３に変えて２個の急傾斜切断面２１３ａおよび２個の緩傾斜切断面２１３ｂを含む。
一方の急傾斜切断面２１３ａは、一方の垂直切断面２１１の上部から傾斜しながら内方に延びる。一方の緩傾斜切断面２１３ｂは、一方の急傾斜切断面２１３ａの上部から傾斜しながら内方に延びる。他方の急傾斜切断面２１３ａは、他方の垂直切断面２１１の上部から傾斜しながら内方に延びる。他方の緩傾斜切断面２１３ｂは、他方の急傾斜切断面２１３ａの上部から傾斜しながら内方に延びる。水平切断面２１２は、水平に延びるように２個の緩傾斜切断面２１３ｂの内方の端部間を接続する。
水平方向に対する急傾斜切断面２１３ａの傾斜は、緩傾斜切断面２１３ｂの傾斜よりも大きい。図３９の例においては、２個の緩傾斜切断面２１３ｂが配管２の上部の外周面に当接する。２個の緩傾斜切断面２１３ｂではなく、２個の急傾斜切断面２１３ａが配管２の上部の外周面に当接するように構成されてもよい。
図４０は、切欠部２４１の形状の第３の変形例を示す図である。図４０に示すように、切欠部２４１の形状の第３の変形例においては、切欠部２４１は、図４（ａ）の水平切断面２１２を含まず、２個の傾斜切断面２１３の内方の端部が幅方向における端面部２４０の略中央で互いに接続される。
図４１は、切欠部２４１の形状の第４の変形例を示す図である。図４１に示すように、切欠部２４１の形状の第４の変形例においては、切欠部２４１は、図４（ａ）の２個の垂直切断面２１１を含まず、各傾斜切断面２１３の外方の端部が幅方向における端面部２４０の端部まで延びる。各傾斜切断面２１３の外方の端部は、幅方向ではなく、上下方向における端面部２４０の端部まで延びてもよい。
（４）超音波素子の配置
本実施の形態においては、２個の超音波素子７１０，７２０が共通の経路部材５３０に接合され、共通の筐体部５００に一体的に保持されるが、本発明はこれに限定されない。２個の超音波素子７１０，７２０は、別個の経路部材５３０に接合されてもよい。この場合、２個の超音波素子７１０，７２０は、共通の筐体部５００により保持されてもよいし、別個の筐体部５００により個別に保持されてもよい。これにより、超音波素子７１０，７２０の配置の自由度が向上する。なお、電子回路部８００は、一方の筐体部５００に保持されてもよいし、両方の筐体部５００に保持されてもよい。
本実施の形態においては、２個の超音波素子７１０，７２０が共通の経路部材５３０に接合され、共通の筐体部５００に一体的に保持されるが、本発明はこれに限定されない。２個の超音波素子７１０，７２０は、別個の経路部材５３０に接合されてもよい。この場合、２個の超音波素子７１０，７２０は、共通の筐体部５００により保持されてもよいし、別個の筐体部５００により個別に保持されてもよい。これにより、超音波素子７１０，７２０の配置の自由度が向上する。なお、電子回路部８００は、一方の筐体部５００に保持されてもよいし、両方の筐体部５００に保持されてもよい。
図４２は、超音波素子７１０，７２０の配置の第１の変形例における流量スイッチ１の側面図である。図４２の例においては、２個の筐体部５００および２個のクランプ部１００が準備される。超音波素子７１０が一方の筐体部５００に保持され、一方のクランプ部１００により配管２に取り付けられる。超音波素子７２０が他方の筐体部５００に保持され、他方のクランプ部１００により配管２に取り付けられる。２個の筐体部５００は、配管２を挟んで対向するように配置されてもよい。
図４３は、超音波素子７１０，７２０の配置の第２の変形例における流量スイッチ１の側面図である。図４３の例においては、２個の筐体部５００が準備される。クランプ部１００の下クランプ部材３００は、筐体部５００を配管２に取り付け可能である。超音波素子７１０が一方の筐体部５００に保持され、上クランプ部材２００により配管２に取り付けられる。超音波素子７２０が他方の筐体部５００に保持され、下クランプ部材３００により配管２に取り付けられる。
この場合、超音波素子７１０と超音波素子７２０とが配管２を挟んで対向するように配置される。これにより、部材を追加することなく透過型の構成を用いて配管２内の流体の流量を算出することができる。
（５）クランプ部の構成
本実施の形態においては、クランプ部１００の上クランプ部材２００と下クランプ部材３００とが分離可能に構成されるが、本発明はこれに限定されない。クランプ部１００の上クランプ部材２００と下クランプ部材３００とが一体的に構成されてもよい。あるいは、クランプ部１００は下クランプ部材３００を含まなくてもよい。
本実施の形態においては、クランプ部１００の上クランプ部材２００と下クランプ部材３００とが分離可能に構成されるが、本発明はこれに限定されない。クランプ部１００の上クランプ部材２００と下クランプ部材３００とが一体的に構成されてもよい。あるいは、クランプ部１００は下クランプ部材３００を含まなくてもよい。
図４４は、クランプ部１００の構成の第１の変形例における流量スイッチ１の端面図である。図４４の例においては、クランプ部１００の上クランプ部材２００の一部分と下クランプ部材３００の一部分とが蝶番部１１１により接合される。これにより、上クランプ部材２００および下クランプ部材３００は、一部分を固定された状態で配管２を挟み込むことができる。本例においては、クランプ部１００の上クランプ部材２００と下クランプ部材３００とが一体的に構成されるので、クランプ部１００の取り扱い性が向上する。
図４５は、クランプ部１００の構成の第２の変形例における流量スイッチ１の端面図である。図４５の例においては、クランプ部１００は下クランプ部材３００を含まず、結束バンド１１２を含む。上クランプ部材２００は結束バンド１１２により配管２に固定される。この場合、センサ部４００は、上クランプ部材２００および結束バンド１１２により配管２に取り付けられる。
［６］効果
（１）筐体部による効果
本実施の形態に係る流量スイッチ１においては、超音波素子７１０，７２０は、筐体部５００の経路部材５３０の素子結合面５３０Ａ，５３０Ｂとそれぞれ音響的に結合する。筐体部５００の経路部材５３０の配管結合面５３０Ｃが配管２と音響的に結合する。この構成によれば、超音波素子７１０，７２０は、経路部材５３０により所望の位置および所望の姿勢で支持される。これにより、配管２内の流体への超音波の送信するように超音波素子７１０を配置するとともに、配管２内の流体中を伝播した超音波を受信するように超音波素子７２０にを配置することが容易になる。
（１）筐体部による効果
本実施の形態に係る流量スイッチ１においては、超音波素子７１０，７２０は、筐体部５００の経路部材５３０の素子結合面５３０Ａ，５３０Ｂとそれぞれ音響的に結合する。筐体部５００の経路部材５３０の配管結合面５３０Ｃが配管２と音響的に結合する。この構成によれば、超音波素子７１０，７２０は、経路部材５３０により所望の位置および所望の姿勢で支持される。これにより、配管２内の流体への超音波の送信するように超音波素子７１０を配置するとともに、配管２内の流体中を伝播した超音波を受信するように超音波素子７２０にを配置することが容易になる。
また、超音波素子７１０により送信される超音波は、経路部材５３０を通してとして配管２に導かれるとともに、配管２内の流体中を伝播した超音波は経路部材５３０を通して超音波素子７２０に導かれる。ここで、経路部材５３０は超音波を透過する部材により形成されるので、経路部材５３０の音響透過性が向上する。
このように、超音波素子７１０，７２０を支持する部材と超音波の経路を構成する部材とを別個に設ける必要がない。これにより、部品コスト、製造コストおよび組立コストが低減される。また、超音波素子７１０，７２０を支持する部材と超音波の経路を構成する部材とが一体的に接合されているので、温度変化および機械的な負荷がある場合でも、接合部分で超音波の送信および受信の効率が低下することがない。また、接合部分から水または油等の液体が浸入することがない。さらに、流量スイッチ１の組立工程を単純化することができる。これらの結果、超音波の送信および受信の効率を低下させることなく低コストで容易に流量スイッチ１を製造することが可能になる。
さらに、超音波制御機構７００および電子回路部８００の一部は、上筐体部５１０、下筐体部５２０および経路部材５３０により構成される筐体部５００に収容される。筐体部５００には、表示部用シール部材５４１、接続部用シール部材５４２、操作部用シール部材５４３、ランプ用シール部材５４４、筐体間シール部材５４５および筐体経路間シール部材５４６等の防水構造が設けられる。これにより、流量スイッチ１の耐熱性、耐水性および耐油性等の耐久性が向上する。
（２）クランプ部による効果
本実施に係る流量スイッチ１においては、配管２の外面にクランプ部１００が取り付けられる。センサ部４００が、センサ固定ねじ４１０によりクランプ部１００に固定される。ここで、センサ部４００がクランプ部１００に固定されていない状態においては、配管２の軸心方向および配管２の周方向におけるセンサ部４００の変位は規制されるが、配管２の半径方向におけるセンサ部４００の変位は許容される。この場合、クランプ部１００の取り付け位置により、配管２の軸心方向および周方向におけるセンサ部４００の取り付け位置が決定する。また、クランプ部１００上で、配管２の半径方向におけるセンサ部４００の位置を調整することができる。
本実施に係る流量スイッチ１においては、配管２の外面にクランプ部１００が取り付けられる。センサ部４００が、センサ固定ねじ４１０によりクランプ部１００に固定される。ここで、センサ部４００がクランプ部１００に固定されていない状態においては、配管２の軸心方向および配管２の周方向におけるセンサ部４００の変位は規制されるが、配管２の半径方向におけるセンサ部４００の変位は許容される。この場合、クランプ部１００の取り付け位置により、配管２の軸心方向および周方向におけるセンサ部４００の取り付け位置が決定する。また、クランプ部１００上で、配管２の半径方向におけるセンサ部４００の位置を調整することができる。
この構成によれば、配管２に対するクランプ部１００の固定力とクランプ部１００に対するセンサ部４００の固定力とを別個に調整可能である。そのため、クランプ部１００を強固に配管２に固定することにより配管２の軸心方向および周方向におけるセンサ部４００の位置を決定することができる。その後、センサ固定ねじ４１０を操作することにより、センサ部４００が十分に配管２に接触するように配管２の半径方向におけるセンサ部４００の位置を決定することができる。
したがって、種々の寸法を有する配管２にセンサ部４００を取り付ける場合でも、センサ部４００を過度に強く配管２に接触させる必要がないので、センサ部４００を破損させることなく超音波の出射部分の位置を正確に定めることができる。また、超音波の出射部分の位置が正確に定まると、超音波の受信感度を所望の値に調整することが容易になる。その結果、種々の寸法を有する配管２に流量スイッチ１を安定に取り付けることが可能になる。
また、上クランプ部材２００の端面部２４０は、２個の傾斜切断面２１３を含む。２個の傾斜切断面２１３は、センサ部４００の超音波の送受信面に交差しかつ半径方向および軸心方向を含む対称平面に関して互いに対称に傾斜するように対称平面の一方側および他方側にそれぞれ位置する。
この構成によれば、種々の寸法を有する配管２にクランプ部１００を取り付ける場合でも、クランプ部１００の２個の傾斜切断面２１３が配管２に接触する。これにより、配管２に対するクランプ部１００の固定力を向上させることができる。また、センサ部４００の送受信面は、２個の傾斜切断面２１３の間に位置する。そのため、種々の寸法を有する配管２にクランプ部１００を取り付ける場合でも、クランプ部１００上で配管２の軸心方向および配管２の周方向においてセンサ部４００を変位させることなく、配管２の半径方向においてのみセンサ部４００を変位させることができる。
さらに、クランプ部１００の下クランプ部材３００の底面部３１０の少なくとも１箇所が配管２に接触する。そのため、配管２の外径に関わらず配管２に対するクランプ部１００の固定力を向上させることができる。また、配管２にクランプ部１００を強固に固定しても、配管２が楕円形状に変形することが防止される。
（３）結合部による効果
本実施の形態に係る流量スイッチ１においては、クランプ部１００が配管２の外面に取り付けられかつセンサ部４００がクランプ部１００に保持された場合、超音波素子７１０，７２０が配管２に音響的に結合されるように音響カプラント６１０が配管２の外面に押圧される。ここで、配管２による音響カプラント６１０の押し潰し量が最も大きい部分での音響カプラント６１０の押し潰し量が筐体部５００の嵌合端面部５２１Ｂにより規制される。
本実施の形態に係る流量スイッチ１においては、クランプ部１００が配管２の外面に取り付けられかつセンサ部４００がクランプ部１００に保持された場合、超音波素子７１０，７２０が配管２に音響的に結合されるように音響カプラント６１０が配管２の外面に押圧される。ここで、配管２による音響カプラント６１０の押し潰し量が最も大きい部分での音響カプラント６１０の押し潰し量が筐体部５００の嵌合端面部５２１Ｂにより規制される。
この構成によれば、比較的大きい外径を有する配管２にセンサ部４００を取り付ける場合でも、超音波素子７１０，７２０と配管２とが音響的に確実に結合するように音響カプラント６１０が配管２に押圧される。一方、比較的小さい外径を有する配管２にセンサ部４００を取り付ける場合でも、音響カプラント６１０の最大の押し潰し量が確実に規制されるので、配管２による過度の押し潰しにより音響カプラント６１０が破損することが防止される。
これらの場合、配管２の外径および作業者によらず、音響カプラント６１０の最大の押し潰し量が一定値に規制されるとともに、音響カプラント６１０が最小の厚み部分でい一定の厚みを有する。それにより、超音波素子７１０，７２０と配管２との音響的な結合が画一的に決定する。その結果、流量スイッチ１の性能の均一性を損なうことなく、種々の寸法を有する配管２に流量スイッチ１を安定に取り付けることができる。
また、本実施の形態においては、押し潰し量規制部として、嵌合端面部５２１Ｂが筐体部５００に一体的に設けられる。嵌合端面部５２１Ｂが配管２の外面に接触することにより、配管２の外面と経路部材５３０の下面との間の間隔が規制される。これにより、音響カプラント６１０の押し潰し量が規制される。
この場合、押し潰し量規制部を別個に用意する必要がないので、流量スイッチ１の部品数を削減することができる。また、作業者は、押し潰し量規制部を筐体部５００とともに扱うことができるので、流量スイッチ１の取り扱い性が向上する。さらに、流量スイッチ１の取り付け作業の効率が向上する。
さらに、音響カプラント６１０は、保持部材６２０により筐体部５００に着脱可能である。そのため、筐体部５００への音響カプラント６１０の取り付けおよび筐体部５００からの音響カプラント６１０の取り外しが容易になる。これにより、作業者は、音響カプラント６１０の交換作業を容易に行うことができる。その結果、流量スイッチ１のメンテナンスコストを低減することができる。
（４）他のセンサ部の効果
本実施の形態に係る流量スイッチ１においては、クランプ固定ねじ１１０およびセンサ固定ねじ４１０の操作が共通の方向（本例では上下方向）から操作可能である。また、表示部８２１は共通の方向から視認可能に設けられ、接続部８３０は共通の方向からケーブル３が接続可能に設けられる。
本実施の形態に係る流量スイッチ１においては、クランプ固定ねじ１１０およびセンサ固定ねじ４１０の操作が共通の方向（本例では上下方向）から操作可能である。また、表示部８２１は共通の方向から視認可能に設けられ、接続部８３０は共通の方向からケーブル３が接続可能に設けられる。
この場合、作業者は、配管２へのクランプ部１００の取り付け操作およびセンサ固定ねじ４１０によるクランプ部１００へのセンサ部４００の固定操作を共通の方向から効率よく行うことができる。また、使用者は、表示部８２１を共通の方向から容易に視認することができる。さらに、配管２と干渉することなく接続部８３０にケーブル３を容易に接続することができる。
［７］他の実施の形態
（１）上記実施の形態において、センサ部４００は伝播時間差方式に基づいて式（２）により配管２内を流れる流体の流量Ｑを算出するが、本発明はこれに限定されない。センサ部４００はドップラー方式に基づいて配管２内を流れる流体の流量Ｑを算出してもよい。この場合、超音波素子７１０，７２０の一方が超音波送信素子により構成され、超音波素子７１０，７２０の他方が超音波受信素子により構成されてもよい。
（１）上記実施の形態において、センサ部４００は伝播時間差方式に基づいて式（２）により配管２内を流れる流体の流量Ｑを算出するが、本発明はこれに限定されない。センサ部４００はドップラー方式に基づいて配管２内を流れる流体の流量Ｑを算出してもよい。この場合、超音波素子７１０，７２０の一方が超音波送信素子により構成され、超音波素子７１０，７２０の他方が超音波受信素子により構成されてもよい。
（２）上記実施の形態において、電子回路部８００は表示部８２１および表示ランプ８５０を含むが、本発明はこれに限定されない。電子回路部８００は、表示部８２１を含まなくてもよいし、表示ランプ８５０を含まなくてもよい。
（３）上記実施の形態において、下筐体部５２０と経路部材５３０とが別体として形成されるが、本発明はこれに限定されない。下筐体部５２０と経路部材５３０とは、一体的に形成されてもよい。この場合、下筐体部５２０と経路部材５３０との間の防水を容易に行うことができる。
（４）上記実施の形態において、下筐体部５２０と結合部６００との結合部分には防水構造が形成されないが、本発明はこれに限定されない。下筐体部５２０と結合部６００との結合部分に防水構造が形成されてもよい。
（５）上記実施の形態において、筐体部５００は１個の経路部材５３０を含み、当該経路部材５３０に素子結合面５３０Ａ，５３０Ｂおよび共通の配管結合面５３０Ｃが形成されるが、本発明はこれに限定されない。筐体部５００は、別体として設けられた２個の経路部材５３０を含んでもよい。この構成においては、一方の経路部材５３０に素子結合面５３０Ａおよび配管結合面５３０Ｃが形成され、他方の経路部材５３０に素子結合面５３０Ｂおよび配管結合面５３０Ｃが形成される。
（６）上記実施の形態において、筐体部５００の上クランプ部材２００は固定部分２１０に可動部分２２０が設けられるが、本発明はこれに限定されない。上クランプ部材２００は固定部分２１０に可動部分２２０が設けられなくてもよい。特に、センサ部４００をクランプ部１００に取り付けた状態において、複数のクランプ固定ねじ１１０がセンサ部４００の下方に位置する場合には、上方から複数のクランプ固定ねじ１１０を操作することができない。このような場合には、固定部分２１０に可動部分２２０を設ける必要がない。
（７）上記実施の形態において、各クランプ固定ねじ１１０に姿勢維持機構１２０が設けられるが、本発明はこれに限定されない。各クランプ固定ねじ１１０に姿勢維持機構１２０が設けらなくてもよい。特に、水平に延びる配管２にクランプ部１００を取り付ける場合には、各クランプ固定ねじ１１０は略垂直に維持されるので、各クランプ固定ねじ１１０に姿勢維持機構１２０を設ける必要がない。
また、クランプ部１００の寸法が小さく、クランプ固定ねじ１１０が短い場合には、長手方向または幅方向が垂直方向を向くようにクランプ部１００を配置しても、各クランプ固定ねじ１１０は略垂直に維持される。このような場合にも、各クランプ固定ねじ１１０に姿勢維持機構１２０を設ける必要がない。
（８）上記実施の形態において、下クランプ部材３００を第１の向きと第２の向きとで選択することにより、クランプ固定ねじ１１０が螺合するねじ孔をねじ孔３３１ｈとねじ孔３３２ｈとで選択されるが、本発明はこれに限定されない。他の方式によりクランプ固定ねじ１１０が螺合するねじ孔をねじ孔３３１ｈとねじ孔３３２ｈとで選択可能であってもよい。
例えば、長手方向に並ぶにように下クランプ部材３００にねじ孔３３１ｈまたはねじ孔３３２ｈがさらに設けられてもよい。この場合、長手方向において、下クランプ部材３００に対する上クランプ部材２００の位置を選択することにより、クランプ固定ねじ１１０が螺合するねじ孔をねじ孔３３１ｈとねじ孔３３２ｈとで選択可能である。
（９）上記実施の形態において、クランプ固定ねじ１１０およびセンサ固定ねじ４１０が共通の方向から操作可能に設けられ、表示部８２１が共通の方向から視認可能に設けられ、接続部８３０が共通の方向からケーブル３を接続可能に設けられるが、本発明はこれに限定されない。クランプ固定ねじ１１０およびセンサ固定ねじ４１０が他の方向から操作可能に設けられてもよいし、表示部８２１が他の方向から視認可能に設けられてもよいし、接続部８３０が他の方向からケーブル３を接続可能に設けられてもよい。あるいは、表示部８２１または接続部８３０は、任意の方向を向くように筐体部５００に対して回転可能に設けられてもよい。
（１０）上記実施の形態において、音響カプラント６１０は、超音波素子７１０，７２０の両方と超音波素子と配管２とを音響的に結合するように配置されることが好ましいが、本発明はこれに限定されない。音響カプラント６１０は、超音波素子７１０，７２０のうち少なくとも一方の超音波素子と配管２とを音響的に結合するように配置されてもよい。
（１１）上記実施の形態において、センサ部４００がクランプ部１００により配管２に取り付けられることが好ましいが、本発明はこれに限定されない。センサ部４００は、図４５の結束バンド１１２と同様の結束バンドにより配管２に取り付けられてもよい。
（１２）上記実施の形態において、筐体部５００に固体形状の音響カプラント６１０が取り付けられることが好ましいが、本発明はこれに限定されない。筐体部５００に音響カプラント６１０が取り付けられなくてもよい。この場合、配管２と筐体部５００との間に音響カプラントが配置される。音響カプラントは個体形状であってもよいし、液体形状であってもよいし、半液体形状であってもよい。
［８］請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応関係
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応の例について説明するが、本発明は下記の例に限定されない。
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応の例について説明するが、本発明は下記の例に限定されない。
上記実施の形態においては、配管２が配管の例であり、流量スイッチ１が超音波流量スイッチの例であり、超音波素子７１０，７２０がそれぞれ第１および第２の超音波素子の例である。制御部８１１が算出部および出力部の例であり、センサ部４００が素子保持部の例であり、クランプ部１００が取り付け部の例であり、素子結合面５３０Ａ，５３０Ｂがそれぞれ第１および第２の素子結合面の例である。配管結合面５３０Ｃが配管結合面ならびに第１および第２の配管結合面の例であり、経路部材５３０が経路部材の例であり、上筐体部５１０および下筐体部５２０が収容部の例であり、筐体経路間シール部材５４６が防水構造の例である。
端部ａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２がそれぞれ第１～第４の端部の例であり、超音波遮蔽板７３０が第１の超音波遮蔽部材の例であり、素子裏音波遮断部材７１２，７２２が第２の超音波遮蔽部材の例である。充填部材７４０が超音波遮蔽剤の例であり、充填部材７５０が断熱部材の例であり、素子固定部材７１３，７２３がそれぞれ第１および第２の素子固定部材の例である。音響接合剤７１１，７２１が音響接合剤の例であり、センサ固定ねじ４１０が固定部材の例であり、表示部８２１が表示部の例であり、接続部８３０が接続部の例である。
請求項の各構成要素として、請求項に記載されている構成または機能を有する他の種々の要素を用いることもできる。
［９］参考形態
（１）本参考形態に係る超音波流量スイッチは、取り付け具を介して配管に取り付けられる超音波流量スイッチであって、超音波の送信および受信のうち少なくとも送信を行う第１の超音波素子と、超音波の送信および受信のうち少なくとも受信を行う第２の超音波素子と、第１および第２の超音波素子のうち少なくとも一方の出力信号に基づいて配管内の流体の流量を算出する算出部と、第１および第２の超音波素子を防水可能にかつ一体的または個別に保持する素子保持部とを備え、素子保持部は、配管の軸心方向における両端部の各々に、取り付け具に固定されるための開口が形成され、第１の超音波素子と音響的に結合するように第１の超音波素子を支持する第１の素子結合面と、第２の超音波素子と音響的に結合するように第２の超音波素子を支持する第２の素子結合面と、配管と音響的に結合する配管結合面とを含み、第１の素子結合面、第２の素子結合面および配管結合面は、第１の超音波素子により送信された超音波が第１の素子結合面および配管結合面を通って配管内の流体中に導かれ、配管内の流体中を伝播した超音波が配管結合面および第２の素子結合面を通って第２の超音波素子により受信されるように配置される。
（１）本参考形態に係る超音波流量スイッチは、取り付け具を介して配管に取り付けられる超音波流量スイッチであって、超音波の送信および受信のうち少なくとも送信を行う第１の超音波素子と、超音波の送信および受信のうち少なくとも受信を行う第２の超音波素子と、第１および第２の超音波素子のうち少なくとも一方の出力信号に基づいて配管内の流体の流量を算出する算出部と、第１および第２の超音波素子を防水可能にかつ一体的または個別に保持する素子保持部とを備え、素子保持部は、配管の軸心方向における両端部の各々に、取り付け具に固定されるための開口が形成され、第１の超音波素子と音響的に結合するように第１の超音波素子を支持する第１の素子結合面と、第２の超音波素子と音響的に結合するように第２の超音波素子を支持する第２の素子結合面と、配管と音響的に結合する配管結合面とを含み、第１の素子結合面、第２の素子結合面および配管結合面は、第１の超音波素子により送信された超音波が第１の素子結合面および配管結合面を通って配管内の流体中に導かれ、配管内の流体中を伝播した超音波が配管結合面および第２の素子結合面を通って第２の超音波素子により受信されるように配置される。
この超音波流量スイッチにおいては、第１および第２の超音波素子が、素子保持部により防水可能にかつ一体的または個別に保持される。第１および第２の超音波素子は、素子保持部の第１および第２の素子結合面とそれぞれ音響的に結合する。素子保持部は、取り付け具により配管の外面に取り付けられる。これにより、素子保持部の配管結合面は、配管と音響的に結合する。
第１の超音波素子により送信された超音波は、第１の素子結合面および配管結合面を通って配管内の流体中に導かれる。配管内の流体中を伝播した超音波は、配管結合面および第２の素子結合面を通って第２の超音波素子により受信される。第１および第２の超音波素子のうち少なくとも一方の出力信号に基づいて配管内の流体の流量が算出される。
この構成によれば、第１および第２の超音波素子は、素子保持部により所望の位置および所望の姿勢で支持される。また、第１の超音波素子により送信される超音波は素子保持部の一部を経路として配管に導かれるとともに、配管内の流体中を伝播した超音波は素子保持部の一部を経路として第２の超音波素子に導かれる。
この場合、第１および第２の超音波素子を支持する部材と超音波の経路を構成する部材とを別個に設ける必要がない。これにより、部品コスト、製造コストおよび組立コストが低減される。また、第１および第２の超音波素子を支持する部材と超音波の経路を構成する部材とが一体的に接合されているので、温度変化および機械的な負荷がある場合でも、接合部分で超音波の送信および受信の効率が低下することがない。また、接合部分から水または油等の液体が浸入することがない。さらに、超音波流量スイッチの組立工程を単純化することができる。これらの結果、超音波の送信および受信の効率を低下させることなく低コストで容易に超音波流量スイッチを製造することが可能になる。
（２）素子保持部は、素子保持部の両端部の間に設けられかつ算出部により算出された流量を表示する表示部をさらに含んでもよい。
（３）素子保持部は、素子保持部の両端部の間に設けられかつ算出部により算出された流量としきい値との比較結果に基づくオンオフ信号を表示する表示ランプをさらに含んでもよい。
（４）素子保持部は、第１および第２の素子結合面ならびに配管結合面を有しかつ超音波を透過する経路部材を含み、第１および第２の素子結合面と配管結合面とは経路部材の互いに反対側に形成されてもよい。
（５）素子保持部は、第１および第２の超音波素子を収容する収容部をさらに含み、経路部材は、収容部に防水構造を介して取り付けられてもよい。
（６）配管結合面は、第１の素子結合面からの超音波を配管に導く第１の配管結合面と、配管からの超音波を第２の素子結合面に導く第２の配管結合面とを含み、経路部材は、第１および第２の素子結合面ならびに第１および第２の配管結合面を有する共通の部材により形成されてもよい。
（７）配管結合面は、第１の素子結合面からの超音波を配管に導く第１の配管結合面と、配管からの超音波を第２の素子結合面に導く第２の配管結合面とを含み、経路部材は、第１の素子結合面および第１の配管結合面を有する第１の部材と、第２の素子結合面および第２の配管結合面を有する第２の部材とにより形成されてもよい。
本発明は、種々の超音波流量スイッチに有効に利用することができる。
１ 流量スイッチ
２ 配管
３ ケーブル
１００ クランプ部
１０１ 押し潰し量規制突起
１１０ クランプ固定ねじ
１１１ 蝶番部
１１２ 結束バンド
１２０ 姿勢維持機構
１２１ 円環状部材
１２２ ばね部材
２００ 上クランプ部材
２１０ 固定部分
２１１ 垂直切断面
２１２ 水平切断面
２１２ａ 湾曲切断面
２１３ 傾斜切断面
２１３ａ 急傾斜切断面
２１３ｂ 緩傾斜切断面
２２０ 可動部分
２３０ 上面部
２３１，３３１ｈ，３３２ｈ，５１７，５２５，５２８ ねじ孔
２３２，２４１ 切欠部
２３３ 突出部
２３４ 凹部
２４０，３２０ 端面部
２５０，３３０，６２２ 側面部
２６０ 当接部
２６１ 水平部
２６２ 傾斜部
２６３ 貫通孔
３００ 下クランプ部材
３１０，５３１，６１１，６２１ 底面部
３２１，３３１，３３１Ａ，３３１Ｂ，３３２，３３２Ａ，３３２Ｂ 突出片
３３３ 傾斜片
４００ センサ部
４０１ 押し潰し量規制ねじ
４０２，４０３，６０１ 押し潰し量規制部材
４１０ センサ固定ねじ
４２１ 接着部材
４２２ ねじ部材
５００ 筐体部
５０１ 筐体固定ねじ
５０２，５０３ 板金固定ねじ
５１０ 上筐体部
５１１ 窓部
５１２，５２６，５２７，５５２ａ～５５２ｃ，５５３ａ ねじ用開口
５１３ 表示部用開口
５１３Ｆ 表示部用フランジ
５１４ 接続部用開口
５１４Ｆ 接続部用フランジ
５１５ 操作部用開口
５１５Ｆ 操作部用フランジ
５１６ ランプ用開口
５１６Ｆ ランプ用フランジ
５２０ 下筐体部
５２１ 嵌合部
５２１Ａ 嵌合側面部
５２１Ｂ 嵌合端面部
５２２，５３２，６１２ 外フランジ部
５２３ 内フランジ部
５２３ａ，５２３ｂ，５２３ｃ，６２４ 位置決め用突起
５２４ 凸部
５２９ 掛止部
５３０ 経路部材
５３０Ａ，５３０Ｂ 素子結合面
５３０Ｃ 配管結合面
５３３，５３４ 突出構造
５３５ 遮蔽板用開口
５３６ａ～５３６ｃ，６１４ 位置決め用開口
５４１ 表示部用シール部材
５４２ 接続部用シール部材
５４３ 操作部用シール部材
５４４ ランプ用シール部材
５４５ 筐体間シール部材
５４６ 筐体経路間シール部材
５５１ 配管接触面補強板金
５５２ 下筐体部補強板金
５５３ 経路固定用板金
６００ 結合部
６１０ 音響カプラント
６１３ スリット
６２０ 保持部材
６２３ カプラント用開口
７００ 超音波制御機構
７１０，７２０ 超音波素子
７１１，７２１ 音響接合剤
７１２，７２２ 素子裏音波遮断部材
７１３，７２３ 素子固定部材
７３０ 超音波遮蔽板
７４０，７５０ 充填部材
８００ 電子回路部
８１０ 制御基板
８１１ 制御部
８１２ 記憶部
８２０ 表示基板
８２１ 表示部
８３０ 接続部
８３１ フランジ部
８４０ 操作部
８５０ 表示ランプ
ａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２ 端部
２ 配管
３ ケーブル
１００ クランプ部
１０１ 押し潰し量規制突起
１１０ クランプ固定ねじ
１１１ 蝶番部
１１２ 結束バンド
１２０ 姿勢維持機構
１２１ 円環状部材
１２２ ばね部材
２００ 上クランプ部材
２１０ 固定部分
２１１ 垂直切断面
２１２ 水平切断面
２１２ａ 湾曲切断面
２１３ 傾斜切断面
２１３ａ 急傾斜切断面
２１３ｂ 緩傾斜切断面
２２０ 可動部分
２３０ 上面部
２３１，３３１ｈ，３３２ｈ，５１７，５２５，５２８ ねじ孔
２３２，２４１ 切欠部
２３３ 突出部
２３４ 凹部
２４０，３２０ 端面部
２５０，３３０，６２２ 側面部
２６０ 当接部
２６１ 水平部
２６２ 傾斜部
２６３ 貫通孔
３００ 下クランプ部材
３１０，５３１，６１１，６２１ 底面部
３２１，３３１，３３１Ａ，３３１Ｂ，３３２，３３２Ａ，３３２Ｂ 突出片
３３３ 傾斜片
４００ センサ部
４０１ 押し潰し量規制ねじ
４０２，４０３，６０１ 押し潰し量規制部材
４１０ センサ固定ねじ
４２１ 接着部材
４２２ ねじ部材
５００ 筐体部
５０１ 筐体固定ねじ
５０２，５０３ 板金固定ねじ
５１０ 上筐体部
５１１ 窓部
５１２，５２６，５２７，５５２ａ～５５２ｃ，５５３ａ ねじ用開口
５１３ 表示部用開口
５１３Ｆ 表示部用フランジ
５１４ 接続部用開口
５１４Ｆ 接続部用フランジ
５１５ 操作部用開口
５１５Ｆ 操作部用フランジ
５１６ ランプ用開口
５１６Ｆ ランプ用フランジ
５２０ 下筐体部
５２１ 嵌合部
５２１Ａ 嵌合側面部
５２１Ｂ 嵌合端面部
５２２，５３２，６１２ 外フランジ部
５２３ 内フランジ部
５２３ａ，５２３ｂ，５２３ｃ，６２４ 位置決め用突起
５２４ 凸部
５２９ 掛止部
５３０ 経路部材
５３０Ａ，５３０Ｂ 素子結合面
５３０Ｃ 配管結合面
５３３，５３４ 突出構造
５３５ 遮蔽板用開口
５３６ａ～５３６ｃ，６１４ 位置決め用開口
５４１ 表示部用シール部材
５４２ 接続部用シール部材
５４３ 操作部用シール部材
５４４ ランプ用シール部材
５４５ 筐体間シール部材
５４６ 筐体経路間シール部材
５５１ 配管接触面補強板金
５５２ 下筐体部補強板金
５５３ 経路固定用板金
６００ 結合部
６１０ 音響カプラント
６１３ スリット
６２０ 保持部材
６２３ カプラント用開口
７００ 超音波制御機構
７１０，７２０ 超音波素子
７１１，７２１ 音響接合剤
７１２，７２２ 素子裏音波遮断部材
７１３，７２３ 素子固定部材
７３０ 超音波遮蔽板
７４０，７５０ 充填部材
８００ 電子回路部
８１０ 制御基板
８１１ 制御部
８１２ 記憶部
８２０ 表示基板
８２１ 表示部
８３０ 接続部
８３１ フランジ部
８４０ 操作部
８５０ 表示ランプ
ａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２ 端部
Claims (10)
- 配管の外面に取り付けられる超音波流量スイッチであって、
超音波の送信および受信のうち少なくとも送信を行う第１の超音波素子と、
超音波の送信および受信のうち少なくとも受信を行う第２の超音波素子と、
前記第１および第２の超音波素子のうち少なくとも一方の出力信号に基づいて前記配管内の流体の流量を算出する算出部と、
前記第１および第２の超音波素子を一体的または別体に保持する素子保持部とを備え、
前記素子保持部は、
前記第１の超音波素子と音響的に結合するように前記第１の超音波素子を支持する第１の素子結合面と、
前記第２の超音波素子と音響的に結合するように前記第２の超音波素子を支持する第２の素子結合面と、
前記配管と音響的に結合する配管結合面と、
前記第１および第２の素子結合面ならびに前記配管結合面を有しかつ超音波を透過する１または複数の経路部材とを含み、
前記超音波流量スイッチは、
前記第１の超音波素子と前記第１の素子結合面との間、および前記第２の超音波素子と前記第２の素子結合面との間にそれぞれ設けられ、前記経路部材の音響インピーダンスと近い音響インピーダンスを有する音響接合材と、
前記第１の超音波素子の前記第１の素子結合面と向かい合う面とは反対側の面と、前記第２の超音波素子の前記第２の素子結合面と向かい合う面とは反対側の面のそれぞれに取り付けられ、取り付けられたそれぞれの面から抽出される超音波を遮断するための素子裏音波遮断部材とをさらに備える、超音波流量スイッチ。 - 前記音響接合材はフィラーが分散されたグリスからなる、請求項１記載の超音波流量スイッチ。
- 前記音響接合材はフィラーが分散された接着剤からなる、請求項１記載の超音波流量スイッチ。
- 素子裏音波遮断部材は発泡ゴムにより形成される、請求項１～３のいずれか一項に記載の超音波流量スイッチ。
- 素子裏音波遮断部材は多孔質材料により形成される、請求項１～３のいずれか一項に記載の超音波流量スイッチ。
- 前記素子保持部は、前記第１および第２の超音波素子の周囲を部分的に覆うように配置され、超音波を減衰させる材料により形成された充填部材をさらに含む、請求項１～５のいずれか一項に記載の超音波流量スイッチ。
- 前記充填部材は、酸化アルミニウムが分散されたシリコンにより形成される、請求項６記載の超音波流量スイッチ。
- 前記素子保持部は、前記第１および第２の超音波素子に接続された制御基板を収容し、
前記素子保持部は、前記配管に取り付けられた際に、当該配管と前記制御基板との熱を遮断するための断熱部材をさらに含む、請求項１～７のいずれか一項に記載の超音波流量スイッチ。 - 前記素子保持部は、前記配管に取り付けられるクランプ部材に対し前記素子保持部を取り付けるための固定ねじをさらに含む、請求項１～８のいずれか一項に記載の超音波流量スイッチ。
- 前記固定ねじは、前記素子保持部の両端部の各々に設けられ、
前記素子保持部は、前記両端部の間に設けられかつ前記算出部により算出された流量を表示する表示部をさらに収容する、請求項９記載の超音波流量スイッチ。
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