(57)【要約】【課題】気密性を保ちかつ不要な残響波の発生を防止すべく安価なコストと少ない作業工数で超音波センサを組み付けることができる超音波センサ用計測流路ユニットおよび超音波式ガスメータを提供すること。【解決手段】超音波式ガスメータ１に収容され、超音波センサ用の計測流路３５を形成する超音波センサ用計測流路ユニット３０は、計測流路３５の内壁に接するパッキン部７１と、該パッキン部７１と一体形成され、超音波センサ６０のケース６０ａの外周全体を覆うキャップ部７２とを有する超音波センサ用パッキン７０が、計測流路３５の内壁と超音波センサ６０の間に配置され、固定手段５０で固定されている。【選択図】図３
2008002872.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波式ガスメータに収容され、超音波センサ用の計測流路を形成する超音波センサ用計測流路ユニットであって、
前記計測流路の内壁に接するパッキン部と、該パッキン部と一体形成され、前記超音波センサのケースの外周全体を覆うキャップ部とを有する超音波センサ用パッキンが、前記計測流路の内壁と前記超音波センサの間に配置され、固定手段で固定されていることを特徴とする超音波センサ用計測流路ユニット。
【請求項２】
請求項１記載の超音波センサ用計測流路ユニットにおいて、
前記超音波センサ用パッキンは、前記パッキン部の一方の端部から折り曲げられた折り返し部をさらに有し、
前記超音波センサは、前記折り返し部を介して前記固定手段で固定されていることを特徴とする超音波センサ用計測流路ユニット。
【請求項３】
請求項２記載の超音波センサ用計測流路ユニットにおいて、
前記超音波センサは、有底円筒状の前記ケースと、前記ケースよりも大きい外径を有し、前記ケースの開放側の端部に結合された円盤状のベース部材とを備え、
前記超音波センサ用パッキンは、リング状の前記パッキン部と、前記パッキン部の内周から立ち上がる円筒状の前記キャップ部と、前記パッキン部の一方の端部から全周にわたって内側に折り曲げられた前記折り返し部からなり、
前記超音波センサは、前記ベース部材の外周が前記パッキン部と前記折り返し部間に形成される溝に嵌合されていることを特徴とする超音波センサ用計測流路ユニット。
【請求項４】
請求項３記載の超音波センサ用計測流路ユニットにおいて、
前記折り返し部の少なくとも一箇所にスリットが形成されていることを特徴とする超音波センサ用計測流路ユニット。
【請求項５】
請求項３記載の超音波センサ用計測流路ユニットにおいて、
前記折り返し部の少なくとも一箇所に切り欠き部が形成されていることを特徴とする超音波センサ用計測流路ユニット。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の超音波センサ用計測流路ユニットを収容したことを特徴とする超音波式ガスメータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスメータに収容されて超音波センサによるガス流量の計測が行われるガス流路を形成する超音波センサ用計測流路ユニットおよび該超音波センサ用計測流路ユニットを用いた超音波式ガスメータに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガス流量計測手段として超音波センサを用いる超音波式ガスメータは、メータ内のガス流路中に所定の間隔で超音波を送受する計測流路を設け、計測流路の両端に超音波を送受する超音波センサを取り付けている。
【０００３】
このような超音波式ガスメータで使用される超音波センサには、ケースに内蔵され計測用の超音波を発するための圧電素子の振動がケースの外周側面に伝わり、ケースの外周側面が振動して不要な残響波を生じ、計測用の超音波信号に対するノイズとなって正確な計測ができなくなることを防止するために、ケースにゴム系の収縮チューブや樹脂製リング状部材を嵌合したものがある（たとえば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００４−２４５６０３号公報
【０００４】
また、超音波式ガスメータでは、計測流路に超音波センサを取り付ける際、計測流路の気密性を保ちガスの漏洩を防止する取付構造を取る必要があり、たとえば、計測流路の内壁と超音波センサの間にＯ（オー）リングを配置した構造としているものがある。
【０００５】
図９は、従来の超音波式ガスメータにおける超音波センサの取付構造を示す断面図である。図９においては、超音波センサ６０は、そのベース部材６０ｂがガスメータの計測流路３５の端部におけるセンサ取付部３４にネジ３６で固定されている。計測流路３５の端部に形成されたガスシール部３７の内壁と超音波センサ６０のベース部材６０ｂの間にＯ（オー）リング３８が配置され、ガスの漏洩を防止するガスシールが施されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、図９に示す取付構造では、超音波センサ６０がガス流路中に露出されているために、超音波センサ６０の内部にある圧電素子の振動がケース６０ａの外周に伝わり、ケース６０ａの外周側面が振動すると不要な残響波が計測流路３５内に生じて、正確な計測ができなくなる可能性がある。
【０００７】
図９において、超音波センサ６０のケース６０ａにゴム系の収縮チューブや樹脂製リング状部材を嵌合して、上記不要な残響波の影響を軽減することが考えられるが、気密性を保つための部品と、残響波の影響を軽減するための部品が別部材であり、コスト高となると共に、組み付け作業工数がアップするという問題がある。
【０００８】
そこで本発明は、上述した課題に鑑み、気密性を保ちかつ不要な残響波の発生を防止すべく安価なコストと少ない作業工数で超音波センサを組み付けることができる超音波センサ用計測流路ユニットおよび超音波式ガスメータを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するためになされた請求項１記載の発明は、超音波式ガスメータに収容され、超音波センサ用の計測流路を形成する超音波センサ用計測流路ユニットであって、前記計測流路の内壁に接するパッキン部と、該パッキン部と一体形成され、前記超音波センサのケースの外周全体を覆うキャップ部とを有する超音波センサ用パッキンが、前記計測流路の内壁と前記超音波センサの間に配置され、固定手段で固定されていることを特徴とする。
【００１０】
上記課題を解決するためになされた請求項２記載の発明は、請求項１記載の超音波センサ用計測流路ユニットにおいて、前記超音波センサ用パッキンは、前記パッキン部の一方の端部から折り曲げられた折り返し部をさらに有し、前記超音波センサは、前記折り返し部を介して前記固定手段で固定されていることを特徴とする。
【００１１】
上記課題を解決するためになされた請求項３記載の発明は、請求項２記載の超音波センサ用計測流路ユニットにおいて、前記超音波センサは、有底円筒状の前記ケースと、前記ケースよりも大きい外径を有し、前記ケースの開放側の端部に結合された円盤状のベース部材とを備え、前記超音波センサ用パッキンは、リング状の前記パッキン部と、前記パッキン部の内周から立ち上がる円筒状の前記キャップ部と、前記パッキン部の一方の端部から全周にわたって内側に折り曲げられた前記折り返し部からなり、前記超音波センサは、前記ベース部材の外周が前記パッキン部と前記折り返し部間に形成される溝に嵌合されていることを特徴とする。
【００１２】
上記課題を解決するためになされた請求項４記載の発明は、請求項３記載の超音波センサ用計測流路ユニットにおいて、前記折り返し部の少なくとも一箇所にスリットが形成されていることを特徴とする。
【００１３】
上記課題を解決するためになされた請求項５記載の発明は、請求項３記載の超音波センサ用計測流路ユニットにおいて、前記折り返し部の少なくとも一箇所に切り欠き部が形成されていることを特徴とする。
【００１４】
上記課題を解決するためになされた請求項６記載の発明の超音波式ガスメータは、請求項１から５のいずれか１項に記載の超音波センサ用計測流路ユニットを収容したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１記載の発明によれば、一体成形部品としての超音波センサ用パッキンを超音波センサに装着するだけで、パッキン部により計測流路の気密性を保つガスシールが行われると共に、キャップ部により超音波センサのケースの全周が覆われた状態となるため、ケースを介する振動は吸収され、従来構造のような残響波を生じることはなく、送信側の超音波センサから発せられた超音波は、確実に計測流路を通って受信側の超音波センサに伝えられ、正確なガス流量の計測が可能となり、ガスシールと不要な残響波の発生の防止という二重の効果を得ることができ、従来より安価なコストと少ない作業工数で超音波センサを計測流路に取り付けることができる。
【００１６】
請求項２記載の発明によれば、超音波センサと固定手段の直接の接触が折り返し部で断たれるため、超音波センサは固定される計測流路の内壁から完全に分離された状態となり、固定手段を介して超音波センサの不要な振動が計測流路の内壁に伝わって不要な残響波が発生するおそれもなくなる。
【００１７】
請求項３記載の発明によれば、超音波センサの形状に合わせた形状の超音波センサ用パッキンにより、確実なガスシールと不要な残響波の発生防止を行うことができる。
【００１８】
請求項４記載の発明によれば、超音波センサ用パッキンの超音波センサへの装着時および取り外し時に、折り返し部を捲る際のパッキン部の変形が少なくなり、装着および取り外しがし易くなり、組み付けおよび解体コストの削減になる。
【００１９】
請求項５記載の発明によれば、超音波センサ用パッキンの超音波センサへの装着時および取り外し時に、折り返し部を捲る際のパッキン部の変形が少なくなり、装着および取り外しがし易くなり、組み付けおよび解体コストの削減になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２１】
（第１の実施形態）図１は、本発明の第１の実施形態に係る超音波センサ用計測流路ユニットを組み込んだ超音波式ガスメータの断面図である。図１において、超音波式ガスメータ１は、上部にガス流入口１１およびガス流出口１２が形成されると共に、ガス流入口１１に連通する内部空間１３とガス流出口１２に連通する出口流路１４を有するメータ本体１０と、メータ本体１０内に収容される遮断弁用流路ユニット２０および超音波センサ用計測流路ユニット３０とを備えている。
【００２２】
遮断弁用流路ユニット２０は、ガス流入口１１に連通する開口部２１と、超音波センサ用計測流路ユニット３０に連通する開口部２２とを有するガス流路を有し、このガス流路の途中に遮断弁４０を備えている。
【００２３】
超音波センサ用計測流路ユニット３０は、図２に示すように、遮断弁用流路ユニット２０の開口部２２に連通する開口部３１と、メータ本体１０の出口流路１４に連通する開口部３２とを有するガス流路３３を有する。また、超音波センサ用計測流路ユニット３０は、ガス流路３３におけるガスの流れ方向に対して所定の角度をなすように互いに対向する位置にガス流路３３に連通して形成された計測流路３５を有すると共に、計測流路３５の両端部にセンサ取付部３４を備えている。センサ取付部３４には、計測流路３５内に互いに対向する２個の超音波センサ６０が固定フランジ５０で取り付けられ、超音波センサ６０の出力端子にはリード線５１が接続されている。
【００２４】
図３は、超音波センサ６０の取付構造の詳細を示す部分拡大断面図である。図３に示すように、センサ取付部３４において超音波センサ６０を計測流路３５内に取り付けるための固定手段としての固定フランジ５０は、超音波センサ６０の出力端子６０ｄを外部に引き出すための開口部５０ａと、ネジ３６を通過させるためのネジ穴５０ｂとを備えている。センサ取付部３４には、固定フランジ５０のネジ穴５０ｂと共にネジ３６がねじ込まれるネジ穴３４ａが形成されている。
【００２５】
超音波センサ６０は、底面内側に圧電素子（図示しない）を接合した有底円筒状のケース６０ａと、ケース６０ａよりも大きい外径を有し、ケース６０ａの開放側の端部に結合された円盤状のベース部材６０ｂと、ケース６０ａと空気のインピーダンス整合をとるためにケース６０ａの底面外側に接合された整合層６０ｃと、圧電素子に電気的に接続されると共にベース部材６０ｂから突出した出力端子６０ｄとを備えている。
【００２６】
図４は、超音波センサ用パッキン７０の構成を示し、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は正面図（Ｃ）は断面図である。超音波センサ用パッキン７０は、ガスシールを行うと共に、後述するように超音波センサ６０の圧電素子からケース６０ａの外周側面に伝わる振動を吸収できる材料、たとえばシリコーンゴム（フロロシリコーン）等のエラストマーを材料とする一体成形品であり、リング状のパッキン部７１と、パッキン部７１の内周から隙間７６だけ小さい外径となるように立ち上がる円筒状のキャップ部７２と、パッキン部７１の一方の端部から内側に折り曲げられた折り返し部７３からなる。
【００２７】
パッキン部７１は、その外周の全周およびその他方の端部の全周にわたってリブ７１ａが形成されている。また、パッキン部７１と、パッキン部７１から折り返された折り返し部７３の間には溝７４が形成されている。キャップ部７２の先端側には、開口部７２ａが形成されている。折り返し部７３の先端側には、開口部７３ａが形成されている。
【００２８】
次に、超音波センサ６０の取付方法について説明する。まず、超音波センサ６０に超音波センサ用パッキン７０を装着する。すなわち、超音波センサ６０の整合層６０ｃを、超音波センサ用パッキン７０の開口部７３ａから挿入し、開口部７２ａから突出させる。次に、折り返し部７３を捲りながら超音波センサ６０のベース部材６０ｂの外周を溝７４に嵌合させ、次に、折り返し部７３の捲りを元通りに戻し、超音波センサ用パッキン７０の超音波センサ６０への装着を完了する。それにより、超音波センサ６０のケース６０ａは、その全周が超音波センサ用パッキン７０のキャップ部７２で覆われた状態となる。
【００２９】
次に、超音波センサ用パッキン７０を装着した超音波センサ６０を、センサ取付部３４の計測流路３５のガスシール部３７に挿入し、その上から固定フランジ５０を折り返し部７３に当ててネジ３６で締め付け、超音波センサ６０の取付作業が完了する。それにより、ガスシール部３７の内壁にパッキン部７１のリブ７１ａが押し付けられ、ガスの漏洩を防止して気密性を保つためのガスシールがしっかりと施される。もし折り返し部７３がなければ、固定フランジ５０の締め付け時パッキン部７１が変形してパッキンズレを起こし、不完全なガスシールとなりかねないが、折り返し部７３の存在により、パッキンズレは生じない。
【００３０】
以上説明したように、本発明の第１の実施形態の取付構造によれば、超音波センサ用パッキン７０のキャップ部７２により超音波センサ６０のケース６０ａの全周が覆われた状態となっているため、ケース６０ａを介する振動は吸収され、従来構造のような残響波を生じることはなく、また、固定フランジ５０が折り返し部７３を介して超音波センサ６０を固定しているので、固定フランジ５０を介して超音波センサ６０の振動が計測流路３５の内壁に伝わることもないため、同様にこの部分からの不要な残響波の発生も起こらず、送信側の超音波センサ６０から発せられた超音波は、確実に計測流路３５を通って受信側の超音波センサ６０に伝えられ、正確なガス流量の計測が可能となる。また、超音波センサ６０の取付時に、折り返し部７３の存在によりパッキンズレが生じることはないという効果がある。また、超音波センサ用パッキン７０を超音波センサ６０に装着してセンサ取付部３４に取り付けるので、１個の装着部品である超音波センサ用パッキン７０の一度の装着作業だけで、確実なガスシールと残響波の発生の防止という二重の効果を得ることができる。
【００３１】
（第２の実施形態）次に、本発明の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態では、図５に示すように、超音波センサ用パッキン７０の折り返し部７３に、少なくとも一箇所のスリット７３ｂを形成したことを特徴とする。
【００３２】
上述の第２の実施形態では、折り返し部７３が全周にわたって切れ目なく形成されているために、超音波センサ６０への装着時および取り外し時にパッキン部７１全体が変形して脱着しにくくなり、装着性および解体性が悪く、作業工数アップの原因になっている。
しかし、この第２の実施形態では、折り返し部７３にスリット７３ｂを形成したことにより、超音波センサ用パッキン７０の超音波センサ６０への装着時および取り外し時に、折り返し部７３を捲る際のパッキン部７１の変形が少なくなり、装着および取り外しがし易くなり、組み付けおよび解体コストの削減になる。
【００３３】
（第３の実施形態）次に、本発明の第３の実施形態について説明する。第３の実施形態では、図６に示すように、超音波センサ用パッキン７０の折り返し部７３に、少なくとも一箇所の切り欠き部７３ｃを形成したことを特徴とする。
【００３４】
この第３の実施形態では、折り返し部７３に切り欠き部７３ｃを形成したことにより、第２の実施形態と同様に、超音波センサ用パッキン７０の超音波センサ６０への装着時および取り外し時に、折り返し部７３を捲る際のパッキン部７１の変形が少なくなり、装着および取り外しがし易くなり、組み付けおよび解体コストの削減になる。
【００３５】
（第４の実施形態）次に、本発明の第４の実施形態について説明する。第３の実施形態では、図７に示すように、パッキン部７１とキャップ部７２の間にある隙間７６に樹脂製のリング状部材７７を嵌入したことを特徴とする。
【００３６】
この第４の実施形態では、隙間７６にリング状部材７７を嵌入したことにより、取付時の超音波センサ用パッキン７０の変形が少なくなり、対向する超音波センサ６０同士のセンターズレが防止され、超音波センサ６０同士の同軸度を確保することができる。
【００３７】
（第５の実施形態）次に、本発明の第５の実施形態について説明する。第５の実施形態では、図８に示すように、第１乃至第４の実施形態のパッキン部７１とキャップ部７２の間にあった隙間７６をなくして、超音波センサ用パッキン７０のパッキン部７１に内周側に肉厚になった肉厚部７８を形成し、この肉厚部７８の内周からキャップ部７２が立ち上がるようにしたことを特徴とする。
【００３８】
この第５の実施形態では、パッキン部７１に肉厚部７８を形成したことにより、取付時の超音波センサ用パッキン７０の変形が少なくなり、対向する超音波センサ６０同士のセンターズレが防止され、超音波センサ６０同士の同軸度を確保することができる。
【００３９】
以上の通り、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限らず、種々の変形、応用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る超音波センサ用計測流路ユニットを組み込んだ超音波式ガスメータの断面図である。（第１の実施形態）
【図２】超音波センサ用計測流路ユニットの構成を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図である。（第１の実施形態）
【図３】超音波センサの取付構造の詳細を示す部分拡大断面図である。（第１の実施形態）
【図４】超音波センサ用パッキンの構成を示し、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は正面図（Ｃ）は断面図である。（第１の実施形態）
【図５】超音波センサ用パッキンの他の構成を示す斜視図である。（第２の実施形態）
【図６】超音波センサ用パッキンの他の構成を示す斜視図である。（第３の実施形態）
【図７】超音波センサ用パッキンの他の構成を示す断面図である。（第４の実施形態）
【図８】超音波センサ用パッキンの他の構成を示す断面図である。（第５の実施形態）
【図９】従来の超音波式ガスメータにおける超音波センサの取付構造を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１      超音波式ガスメータ
３０    超音波センサ用計測流路ユニット
３５    計測流路
５０    固定フランジ（固定手段）
６０    超音波センサ
６０ａ  ケース
６０ｂ  ベース部材
７０    超音波センサ用パッキン
７１    パッキン部
７２    キャップ部
７３    折り返し部
７３ｂ  スリット
７３ｃ  切り欠き部
７４    溝
【図１】
2008002872.tif 000003
【図２】
2008002872.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2008002872.tif 000007
【図６】
2008002872.tif 000008
【図７】
2008002872.tif 000009
【図８】
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【図９】
2008002872.tif 000011