(57)【要約】【課題】超音波式流体計測装置の流体の計測精度を向上する高精度な多層流路部材を提供することを目的とする。【解決手段】計測流路を複数の扁平流路１０に区画する仕切板１１と、前記仕切板１１に直交して両縁部を支持する側板１２，１３と、前記仕切板１１に並行に上下に配設された天板１４、底板１５とを具備し、前記側板１２，１３には前記仕切板１１の一部を挿入する挿入孔１９、およびこの挿入孔１９の上下に位置したところに溶融突起部２０をそれぞれ設け、前記挿入孔１９に仕切板１１の一部を挿入した状態で、前記溶融突起部２０を溶融してすることで前記側板１２，１３に仕切板１１を溶着固定したものである。【選択図】図３
2010117199.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
計測流路を複数の扁平流路に区画する仕切板と、前記仕切板に直交して両縁部を支持する側板と、前記仕切板に並行に上下に配設された天板、底板とを具備し、前記側板には前記仕切板の一部を挿入する挿入孔、およびこの挿入孔の上下に位置したところに溶融突起部をそれぞれ設け、前記挿入孔に仕切板の一部を挿入した状態で、前記溶融突起部を溶融してすることで前記側板に仕切板を溶着固定した多層流路部材。
【請求項２】
側板に仕切板を溶着固定する溶着固定部は長手方向の中央と両端の３カ所に設けるとともに、中央から溶着を行った後、両端を溶着するようにした請求項１記載の多層流路部材。
【請求項３】
請求項１または２記載の多層流路部材を用いた超音波式流体計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の扁平流路からなる計測流路を有する多層流路部材およびそれを用いた超音波式流体計測装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
超音波式流体計測装置は、計測用流路に流体を流し、計測用流路内に超音波を伝搬させて、超音波の伝搬時間を計測し、計測した情報に基づいて流体の流速を求めるものである。
【０００３】
そして、その計測用流路は、断面長方形の矩形状で、対向する短辺側に一対の超音波送受波器が設けられている。
【０００４】
これら一対の超音波送受波器は、計測用流路の流れ方向に対して所定の角度、つまりは流体の流れを斜めに横切るごとく超音波伝播路が形成されるように配置されている。
【０００５】
そして、近年では、計測精度を向上させるために、計測用流路に複数の隔壁を並行に配置することにより、計測用流路を多層流路とした超音波式流体計測装置が提案されている。
【０００６】
図７は従来のこの種多層流路部材を示し、流路ユニット１０１を整流板１０２で仕切って複数の小流路１０３が形成してある。
【０００７】
そして、前記複数の整流板１０２と、これら整流板１０２を支持する支持部１０４とは熱硬化性樹脂を用いて一体に形成されていた。
【０００８】
具体的には、支持部１０４の成型は複数の整流板１０２をインサートした状態で行われていた。
【０００９】
これによれば、整流板１０２とこれらを支持する支持部１０４とが一体に形成されているため、整流板１０２を一枚、一枚、支持部１０４に差し込む作業を必要としない。
【００１０】
また、熱硬化性樹脂を用いて一体に形成されているため、熱可塑性の樹脂にて一体形成した場合に比べて、硬化時の収縮を抑えることができる。
【００１１】
また、他の例としては、図８に示すように、計測管部材１１１の溝部１１２が開口部１１３と収納部１１４とからなるものが見受けられる。
【００１２】
収納部１１４は、溝部１１２の深さ方向先端に形成されてあり、また、開口部１１３の開口寸法は、整流板１１５の板厚よりも大きく設定されている。
【００１３】
整流板１１５は開口部１１３を介して溝部１１２に挿入される。そして、収納部１１４の収納高さ寸法が整流板１１５の板厚と同等の大きさであるため、収納された整流板１１５は、収納部１１４の内壁面と接触して支持されることとなる。
【００１４】
また、開口部１１３から収納部１１４に至る溝部１１２の部位（以下、案内部位と呼ぶ）は、その開口寸法が徐々に小さくなる形状に形成されている。つまり案内部位には、開口部１１３から収納部１１４へと至る傾斜面が形成されている。
【００１５】
したがって、挿入動作時、整流板１１５が案内部位に接触すると、この傾斜面に沿って溝部１１２の深さ方向先端へと導かれる。
【００１６】
同方向先端へと導かれた整流板１１５は、上述の通り同方向先端に位置する収納部１１４に収納されることとなる。
【００１７】
案内部位により整流板１１５が収納部１１４に案内されるため、挿入動作時の整流板１１５と収納部１１４とが開口部１１３の開口寸法の範囲内で傾いていた（若しくはズレていた）としても整流板１１５の挿入動作を継続することができる。
【００１８】
このため、挿入時の整流板１１５と収納部１１４との位置関係の自由度が広がることとなり、整流板１１５の嵌め込み作業が容易となる。
【００１９】
また、収納状態の整流板１１５を収納部１１４で接触支持するため、整流板１１５のがたつきを防止、または低減することができる（例えば、特許文献１〜３参照）。
【特許文献１】国際公開第２００４／０７４７８３号パンフレット
【特許文献２】特開２００４−３１６６８５号公報
【特許文献３】特開２００６−０２９９０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
しかしながら、計測用流路を多層流路とする際に、計測用流路に設けた一対の超音波送受波器と多層流路との位置関係や、多層流路を形成するための整流板の両縁をフレームにより支持した場合の整流板間の寸法ばらつきで、計測精度を低下させるという問題があり、高精度の計測を行うためには、高精度の多層流路部材が求められていた。
【００２１】
そして、計測用流路を多層流路として用いる前者の例では、複数の整流板とこれらを支持する支持部とが熱硬化性樹脂を用いて一体にインサート成形するようになっていて、硬化時間に時間を要し、成形型に樹脂を注入してから冷却して成形型から成型品を取り出す時間が非常に長くかかり、これにより、生産性にかけ、その分コストも高くなってしまう欠点があった。
【００２２】
そのため、熱硬化性樹脂を用いずに、熱可塑性の樹脂を用いると、収縮が大きいため、今度は寸法精度がでないという欠点があり、また、後者の例では、溝部が整流板の板厚よりも大きい開口部と、整流板の板厚と同等の大きさ収納部とからなり、収納部は開口部よりも溝部の深さ方向先端に形成されており、整流板が開口部の案内部位に案内され、収納部に導かれるようになっているが、整流板を寸法精度良く保持させるためには、保持する収納部にモーメントがかかるため、強度が必要で、収納部の奥行き寸法が十分確保されている必要がある。
【００２３】
しかしながら、収納部を形成する計測管を成型性の観点より樹脂を用いると、保持強度を有させるためには、厚さを厚くしなければならないが、厚くすると収縮、ひけ等により寸法精度が低下するという相反する課題を生じ、そのため、強度と精度と併せて挿入のしやすさという作業性などのバランスが必要となり、結果的に高精度が追求できないという欠点があった。
【００２４】
本発明は、従来の問題を解決するためになされたもので、高精度な多層流路部材を提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
本発明の多層流路部材は、計測流路を複数の扁平流路に区画する仕切板と、前記仕切板に直交して両縁部を支持する側板と、前記仕切板に並行に上下に配設された天板、底板とを具備し、前記側板には前記仕切板の一部を挿入する挿入孔、およびこの挿入孔の上下に位置したところに溶融突起部をそれぞれ設け、前記挿入孔に仕切板の一部を挿入した状態で、前記溶融突起部を溶融してすることで前記側板に仕切板を溶着固定したものである。
【００２６】
これにより、仕切板の間隔を高精度に保持することができ、作業性の向上をも図ることができるものである。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、仕切板を取付ける側板の強度や精度を上げることなく、また、寸法精度を確保するための別部材を用いることなく、簡易な構成で高精度の多層流路部材を形成することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
第１の発明の多層流路部材は、計測流路を複数の扁平流路に区画する仕切板と、前記仕切板に直交して両縁部を支持する側板と、前記仕切板に並行に上下に配設された天板、底板とを具備し、前記側板には前記仕切板の一部を挿入する挿入孔、およびこの挿入孔の上下に位置したところに溶融突起部をそれぞれ設け、前記挿入孔に仕切板の一部を挿入した状態で、前記溶融突起部を溶融してすることで前記側板に仕切板を溶着固定したものである。
【００２９】
これにより、仕切板の間隔を高精度に保持することができ、作業性の向上をも図ることができるものである。
【００３０】
第２の発明は、前記第１の発明において、側板に仕切板を溶着固定する溶着固定部は長手方向の中央と両端の３カ所に設けるとともに、中央から溶着を行った後、両端を溶着するようにした。
【００３１】
したがって、側板が薄くて細長い形状となっていて構造上どうしてもそりやすい形状であっても、そのそり等を規制して仕切板を溶着固定できる。
【００３２】
第３の発明は、前記第１または第２の発明の多層流路部材を超音波式流体計測装置に搭載したものである。
【００３３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００３４】
（実施の形態１）
図１に示すように、超音波式流体計測装置１における流体路２は、例えば、左右の鉛直流路３ａ、３ｂと、この左右の鉛直流路３ａ、３ｂの上端部同士を連結する水平流路４とで略逆Ｕ字状に形成されている。
【００３５】
水平流路４は、上面が開口した断面長方形の矩形状をなす計測流路収容部５を有しており、この対向する短辺側壁部には送受波器取付部６が形成され、超音波計測部７を構成している。
【００３６】
そして、この計測流路収容部５には、流体を複数の扁平流路に区画する多層流路部材８が収納され、上方開放部が蓋部９で密閉されるようにしてある。
【００３７】
前記計測流路収容部５における短辺側壁部の送受波器取付部６には、円形の貫通穴６ａを設けることで、流動する流体を斜めに横切るような超音波伝播路６ｂが形成されている。このような超音波伝搬路６ｂが流れに対して角度をもって設定されている配置パターンは、所謂、Ｚパス（Ｚ−ｐａｔｈ）またはＺ法と呼ばれている。
【００３８】
図２〜図４に示すように、多層流路部材８は、計測流路を複数の扁平流路１０に区画するための薄板状部材からなる仕切板１１と、これら仕切板１１における流体の流れ方向に沿った縁部１１ａを支持する側板１２，１３と、前記側板１２，１３の上下方向に配置させた天板１４、および底板１５によって矩形箱状に形成されている。
【００３９】
そして、前記左右の側板１２，１３に仕切板１１が水平に所定間隔で保持されるようにしてある。
【００４０】
すなわち、側板１２，１３の内面には、前記仕切板１１を所定間隔で保持するため複数本のスリット１６が設けられている。このスリット１６は、各仕切板１１によって仕切られる扁平流路１０の断面積が均一になるように、流体の流れに対して直交する上下方に沿って等間隔で設けられている。
【００４１】
また、多層流路部材１０の側板１２，１３には、超音波伝搬路６ｂと対応して超音波通過用開口１７が設けられている。
【００４２】
この開口１７には、超音波を透過させることができる、例えば細かなメッシュ・パンチングメタル等のフィルタ部材１８が取り付けられている。
【００４３】
仕切板１１における縁部１１ａの前後、および中央部からは幅方向外側へ突出する突起部１１ｂが形成されている。
【００４４】
一方、側板１２，１３に設けられているスリット１６には、前記突起部１１ｂに対応した位置に挿入孔１９が設けられており、これら挿入孔１９を通して突起部１１ｂの端面１１ｃが外側に露出するようにしてある。
【００４５】
また、側板１２，１３の挿入孔１９の上下には溶融突起部２０が一体に設けてある。
【００４６】
つまり、側板１２，１３の挿入孔１９に仕切板１１の突起部１１ｂを挿入し、かつ、仕切板１１間の隙間、および仕切板１１と天板１４、底板１５間の隙間を規制する位置決め治具を挿入した状態で、溶融突起部２０を溶融することで、側板１２，１３に仕切板１１を溶着固定するようにしてある。
【００４７】
前記多層流路部材８において、図５に示すように、まず、位置決め治具Ｆを介して仕切板１１を所望の間隔に設定し、さらに、スリット１６が対向するように一対の側板１２，１３を配置する。
【００４８】
次いで、図６（Ａ）のように、対向配置された側板１２，１３のスリット１６に各仕切板１１の縁部１１ａを挿入するとともに、それらの突起部１１ｂを挿入孔１９して貫通させる。
【００４９】
なお、突起部１１ｂを先細のテーパ形状にしておけば、挿入孔１９に対する貫通作業が向上する。
【００５０】
その後、（Ｂ）〜（Ｃ）に示すように、側板１２，１３の横方向から加熱ヘッドＨを当て、溶融突起部２０を溶融する。
【００５１】
したがって、溶融突起部２０、および各仕切板１１の突起部１１ｂが溶融され、それが冷却されて固化した場合に、側板１２，１３と各仕切板１１とが一体化されることとなる。
【００５２】
また、溶融物は挿入穴孔１９にも侵入して突起部１１ｂとの隙間をも埋め尽くすものでもある。
【００５３】
最後に、側板１２，１３の上下に天板１４、および底板１５を取付けて、多層流路部材８が完成する。
【００５４】
なお、天板１５および底板１６は、接着剤等を用いて固定することができるが、側板１２，１３の上下両端面と天板１５および底板１６に嵌合部を設けておき、嵌合させた状態で、挿入穴１９の上下に溶融突起部２０を溶融する際に同時に、加熱ヘッドＨで嵌合部の一部分も同時に溶融させて固定することもできる。
【００５５】
このように、超音波式流体計測装置１の多層流路部材８を構成する側板１２，１３に仕切板１１を挿入し、かつ、前記仕切板１１間の隙間あるいは前記仕切板１１と計測流路内壁（天板１５、底板１６）間の隙間を規制する位置決め治具を挿入した状態で、溶融突起部２０を溶融することで、位置決めされている位置を保持して、側板１２，１３に仕切板１１を溶着固定することができる。
【００５６】
これにより、仕切板１１の間隔を高精度な位置決め治具の寸法に保持することができるので、挿入のしやすさという作業性を保持したまま、仕切板１１を取付ける側板１２，１３の強度や精度を上げることなく、また、寸法精度を確保するための別部材を用いることなく、簡易な構成で高精度の多層流路部材８を形成することができることとなる。
【００５７】
そして、側板１２，１３は薄くて細長い形状となっていて、構造上どうしてもそりやすい形状であり、側板１２，１３に仕切板１１を溶着固定する溶着固定部は、前記多層流路部材８の側部に少なくとも長手方向の中央と両端の３カ所に設けてあるので、側板１２，１３のソリを規制して強度を有して仕切板１１を溶着固定できる。
【００５８】
また、側板１２，１３がソリを有している場合、長手方向の両端どちらかを固定して順次中央、もう一方端を固定するようにすると、どうしても長手方向の寸法規制がずれる傾向を生じる。
【００５９】
また、長手方向の両端を先に固定して最後に中央を固定すると、どうしても、中央部に浮きを生じやすく、あまり部分ができるので、寸法精度がでにくくなるとともに、テンションを有するようになるため、固定部分が外れやすくなる。
【００６０】
そのため、溶着固定順序をまず中央から溶着を行い、ついで両端を溶着するようにすれば、側板１２，１３の中央部の浮きを生じにくくなるとともに、長手方向の寸法ばらつきが１／２となり寸法精度の向上も図れるようになる。
【００６１】
なお、側板１２，１３に前記仕切板１１を挿入した状態でこれら仕切板１１間の隙間、あるいは仕切板１１と計測流路内壁間の隙間を規制する位置決め治具は、多層流路部材８の内側に位置するように設定した例で説明したが、これは、多層流路部材８の外側、例えば、側板１２，１３に仕切板１１を固定する溶着部の近傍に、仕切板１１の一部を挿入す
る位置決め挿入穴１９から仕切板１１の一部を突出させた部分を、位置決め治具で固定した状態で前記溶着部を溶着するようにしてもよい。
【００６２】
これによれば、位置決め治具が多層流路部材８の外側に位置するので、位置決め治具へ層流路部材の取り付け取り外しが容易となり、作業性が向上する利点があり、その他各部の構成も本発明の目的を達成する範囲であればその構成はどのようなものであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
以上のように本発明にかかる超音波式流体計測装置の多層流路部材は、簡易な構成で高精度の多層流路を形成することができるようになり、信頼性の高い超音波式流体計測装置を提供することができ、ガスメータ等の用途に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の実施の形態１における超音波式流体計測装置の全体分解斜視図
【図２】同超音波式流体計測装置の多層流路部材の断面図
【図３】同多層流路部材の分解斜視図
【図４】図３のＸ部拡大斜視図
【図５】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）同多層流路部材の製造工程を示す説明図
【図６】（Ａ），（Ｂ）は同多層流路部材の溶着固定工程を示す説明図、（Ｃ）は（Ｂ）のＸ部拡大断面図
【図７】（ａ）は従来の同超音波式流体計測装置の要部正断面図、（ｂ）は側断面図
【図８】従来の超音波式流体計測装置の他の例を示す要部断面図
【符号の説明】
【００６５】
１  超音波式流体計測装置
８  多層流路部材
１０  扁平流路
１１  仕切板
１１ｂ  突起部
１２，１３  側板
１４  天板
１５  底板
１９  挿入孔
２０  溶融突起部
【図１】
2010117199.tif 000003
【図２】
2010117199.tif 000004
【図３】
2010117199.tif 000005
【図４】
2010117199.tif 000006
【図５】
2010117199.tif 000007
【図６】
2010117199.tif 000008
【図７】
2010117199.tif 000009
【図８】
2010117199.tif 000010