(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直線状の主管路部及び該主管路部の両側に連続する一対の副管路部を有するクランク状の管路部と、内部に超音波送受信器を取り付け可能とする一対の取付部とを備え、合成樹脂材による射出成型により成形した超音波流量計の測定管路体であって、
中央を貫通し、前記主管路部を含む流通孔に対して、前記主管路部の両側と、前記取付部との間に形成された空隙部内に合成樹脂材を注入することにより壁体を成形し、該壁体に前記超音波送受信器を取り付け可能とすることを特徴とする超音波流量計の測定管路体。
【請求項２】
前記取付部は前記流通孔の径よりも大きい円筒体であり、前記壁体である取付面に前記超音波送受信器を固定することを特徴とする請求項１に記載の超音波流量計の測定管路体。
【請求項３】
直線状の主管路部及び該主管路部の両側に設けた一対の副管路部を有するクランク状の管路部と、超音波送受信器を取り付け可能とする一対の取付部とを備えた超音波流量計の測定管路体を製造する製造方法であって、
前記主管路部を貫通する第１軸部材と、該第１軸部材と所定角度で連結し、前記副管路部を成形する１対の第２軸部材から成る内金型に対し、該内金型の外側に外金型を配置し、前記内金型と前記外金型との間に合成樹脂材を注入して射出成型した後に、前記外金型及び前記内金型を除去することにより、中央を貫通する前記主管路部の第１の流通孔と、前記副管路部の第２の流通孔を成形する第１のステップと、
前記取付部の外側に配置した第１閉塞用部材を横軸方向に、前記第２の流通孔内に配置した第２閉塞用部材を縦軸方向にそれぞれ移動させて、突き当たるまで押し込むことで、前記第１の流通孔内に空隙部を形成する第２のステップと、
前記第１閉塞用部材及び前記第２閉塞用部材により閉塞された前記空隙部内に、合成樹脂材を注入して前記空隙部を埋設し、前記超音波送受信器を固定する壁体を成形する第３のステップとから成ることを特徴とする超音波流量計の測定管路体の製造方法。
【請求項４】
前記第１のステップは、前記内金型には前記第１、第２軸部材に加えて、前記第１軸部材と直交するように連結した第３軸部材を含み、前記射出成型した後に、前記第３軸部材を除去することにより、前記第１の流通孔に通ずる通路を形成することを特徴とする請求項３に記載の測定管路体の製造方法。
【請求項５】
前記第３のステップは、前記通路から前記合成樹脂材を注入して前記空隙部を埋設し、前記壁体を成形することを特徴とする請求項４に記載の測定管路体の製造方法。
【請求項６】
前記内金型には円柱部を含み、前記射出成型した後に、前記円柱部を除去することにより、円筒体である前記取付部を形成することを特徴とする請求項３〜５の何れか１項に記載の測定管路体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波ビームを管路内の流体に伝播して、流体の流量を測定するための超音波流量計の測定管路体及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的な超音波流量計においては、一対の超音波送受信器により、測定管路内の測定流体に流速方向及び反流速方向に交互に超音波ビームを伝播して、その伝播時間を検出して、時間差法により流体の流速つまり流量を測定している。
【０００３】
特許文献１には、左右の流通路に、直管状の流通体の両側をそれぞれ溶着することでコ字状の流路を形成し、流通体の両側に設置した超音波送受信器を用いて、流体の流量を測定する超音波流量計が開示されている。
【０００４】
このようなコ字状の流路を有する超音波流量計では、金型を用いた射出成型によって、Ｌ字状の管路を有する複数の部材を成形し、これらの部材を左右対称又は上下左右対称に配置して、管端同士を溶接することにより、コ字状又はＳ字状のクランク形状の流路を形成する製造方法が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１４６６４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１の超音波流量計や上述の製造方法で製造された超音波流量計では、超音波送受信器間の測定管路内の溶着個所にバリ等による管路抵抗が発生し、流体の流速分布が乱れて測定精度が低下するという問題がある。
【０００７】
本発明の目的は、上述の課題を解消し、超音波送受信器間に配置した測定管路において、流体の流速分布に乱れが生じない超音波流量計の測定管路体及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明に係る超音波流量計の測定管路体は、直線状の主管路部及び該主管路部の両側に連続する一対の副管路部を有するクランク状の管路部と、内部に超音波送受信器を取り付け可能とする一対の取付部とを備え、合成樹脂材による射出成型により成形した超音波流量計の測定管路体であって、中央を貫通し、前記主管路部を含む流通孔に対して、前記主管路部の両側と、前記取付部との間に形成された空隙部内に合成樹脂材を注入することにより壁体を成形し、該壁体に前記超音波送受信器を取り付け可能とすることを特徴とする。
【０００９】
上記目的を達成するための本発明に係る超音波流量計の測定管路体の製造方法は、直線状の主管路部及び該主管路部の両側に設けた一対の副管路部を有するクランク状の管路部と、超音波送受信器を取り付け可能とする一対の取付部とを備えた超音波流量計の測定管路体を製造する製造方法であって、前記主管路部を貫通する第１軸部材と、該第１軸部材と所定角度で連結し、前記副管路部を成形する１対の第２軸部材から成る内金型に対し、該内金型の外側に外金型を配置し、前記内金型と前記外金型との間に合成樹脂材を注入して射出成型した後に、前記外金型及び前記内金型を除去することにより、中央を貫通する前記主管路部の第１の流通孔と、前記副管路部の第２の流通孔を成形する第１のステップと、前記取付部の外側に配置した第１閉塞用部材を横軸方向に、前記第２の流通孔内に配置した第２閉塞用部材を縦軸方向にそれぞれ移動させて、突き当たるまで押し込むことで、前記第１の流通孔内に空隙部を形成する第２のステップと、前記第１閉塞用部材及び前記第２閉塞用部材により閉塞された前記空隙部内に、合成樹脂材を注入して前記空隙部を埋設し、前記超音波送受信器を固定する壁体を成形する第３のステップとから成ることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る超音波流量計の測定管路体及びその製造方法によれば、超音波送受信器間に配置した直線状の測定管路には、流速分布を乱すような抵抗個所が存在しないので、良好な測定精度が得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】測定管路体の側面図である。
【図２】完成した測定管路体の断面図である。
【図３】製造過程での測定管路体を副管路部に沿って切断した状態の斜視図である。
【図４】製造過程での測定管路体を副管路部に直交して切断した状態の斜視図である。
【図５】測定管路体の製造工程Ａの説明図である。
【図６】測定管路体の製造工程Ｂの説明図である。
【図７】測定管路体に超音波送受信器を取り付けた状態の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
図１は超音波流量計の測定管路体１の側面図、図２は完成した状態の測定管路体１の断面図である。測定管路体１は耐熱性、耐腐食性を備えたＰＦＡ等の合成樹脂材から成るクランク状の管路部２と、この管路部２の中央の直線部の両側に配置され、内部に後述する超音波送受信器を取り付けるための一対の取付部３とから構成されている。
【００１３】
管路部２は、直線状の主管路部２１と、この主管路部２１の両側に所定角度に、例えば略直角方向に接続された一対の副管路部２２、２３とから構成されている。流体の流入管路である一方の副管路部２２は例えば上方向に延在され、流出管路である他方の副管路部２３は例えば下方向に延在されている。なお、管路部２は副管路部２２、２３が同方向に延在するコ字状等であってもよい。
【００１４】
また、主管路部２１の断面円形の流通孔２１ａの内径は、後述する製造方法の観点から、少なくとも副管路部２２、２３の断面円形の流通孔２２ａ、２３ａの内径よりも小径、或いは流通孔２２ａ、２３ａと同径とされている。なお、主管路部２１、副管路部２２、２３の外側には、補強のためのリブ２４が形成されている。
【００１５】
取付部３は主管路部２１の両端に配置された円筒体であり、軸芯が主管路部２１と同一とされている。取付部３は、主管路部２１の流通孔２１ａの径よりも十分に大きな円筒部３１と、この円筒部３１と主管路部２１との間にあって、超音波送受信器を固定する取付面３２とから構成されている。これらの取付面３２は、主管路部２１の両端部に対向的に配置されており、円筒部３１と主管路部２１との間を仕切る壁体３３を有している。この壁体３３は後述する空隙部が形成された後に、この空隙部内に合成樹脂材が埋設されることで成形される。
【００１６】
取付面３２の主管路部２１側の面の副管路部２２、２３側には段差が設けられ、後述する第２閉塞用部材の先端を案内する傾斜部３４が形成されている。
【００１７】
測定管路体１の製造方法では、第１の工程である未完の測定管路体１を成形する製造工程Ａと、第２の工程として、製造工程Ａで得られた測定管路体１を加工して、取付面３２に壁体３３を成形し、測定管路体１を完成する製造工程Ｂとに分けられる。
【００１８】
製造工程Ａは管路部２、取付部３を内金型と外金型により射出成型により成形する工程である。使用する内金型は、円柱部材と、第１軸部材と、２個の第２軸部材と、第３軸部材とから成る。円柱部材は両側の取付部３の円筒部３１の内面を成形し、第１軸部材は左右の円柱部材の中心を貫通し、主管路部２１の流通孔２１ａを成形する。
【００１９】
第２軸部材は第１軸部材と所定角度で連結し、副管路部２２、２３の流通孔２２ａ、２３ａの内面及び傾斜部３４を成形する。第３軸部材は第２軸部材に対し直角状に配置し、円柱部材の先端と、第１軸部材及び第２軸部材の連結個所との間で第１軸部材と所定角度で連結し、測定管路体１にピンホール２５を穿孔する。
【００２０】
製造工程Ａでは、管路部２、取付部３の外形を成形するための形状を内面に有する外金型を、内金型の周囲に配置し、これらの金型同士の間隙に合成樹脂材を注入する射出成型により、管路部２、取付部３を成形する。
【００２１】
合成樹脂材の固化後に外金型を外し、冷却をしながら、円筒部３１内の円柱部材を引き抜き、更に第１〜第３軸部材を引き抜く。円柱部材を引き抜くことで、図３、図４に示す円筒部３１が成形され、第１軸部材を引き抜くことでの円筒部３１と連続し、中央を貫通する主管路部２１の流通孔２１ａが成形される。
【００２２】
そして、第２軸部材を引き抜くことで副管路部２２、２３のそれぞれの流通孔２２ａ、２３ａが成形され、第３軸部材を引き抜くことで流通孔２１ａに通ずるピンホール２５が成形される。
【００２３】
続いて製造工程Ｂにおいて、図５に示すように台座Ｄ上で、管路部２に対して横軸方向である２個所の円筒部３１に挿入する個所に、それぞれ第１閉塞用部材Ｐ１を配置し、縦軸方向である副管路部２２、２３に挿入する個所に、それぞれ第２閉塞用部材Ｐ２を配置する。
【００２４】
主管路部２１の流通孔２１ａに対して、両側の円筒部３１内に円柱状の一対の第１閉塞用部材Ｐ１をそれぞれ挿入すると共に、副管路部２２、２３の流通孔２２ａ、２３ａ内にそれぞれ棒状の第２閉塞用部材Ｐ２を挿入する。
【００２５】
第１閉塞用部材Ｐ１は製造工程Ａで使用した内金型の円柱部材と外径等が一致している。しかし、円柱部材には第１軸部材が貫通可能な貫通孔を有しているが、第１閉塞用部材Ｐ１には、このような貫通孔は設けられず、その先端は平面状とされている。
【００２６】
また、第２閉塞用部材Ｐ２は製造工程Ａで使用した第２軸部材と外径等が一致している。しかし、第２軸部材の先端は第１軸部材に連結するための連結部を有しているのに対して、第２閉塞用部材Ｐ２の先端は、円筒部３１側の流通孔２１ａを面状に閉塞するために、円筒部３１側が平面状とされている。
【００２７】
この場合に、第２閉塞用部材Ｐ２は円筒部３１側の流通孔２１ａを閉塞するために、円筒部３１側の流通孔２１ａよりも大きな面積、又は同面積の閉塞面を有していることが必要である。そのために、主管路部２１の流通孔２１ａの内径よりも大きな径、又は同径の閉塞面を副管路部２２、２３の流通孔２２ａ、２３ａから挿入することになる。
【００２８】
次いで、図６に示すように、取付部３の外側に配置した第１閉塞用部材Ｐ１を横軸方向に、流通孔２２ａ、２３ａ内に配置した第２閉塞用部材Ｐ２を縦軸方向にそれぞれ移動させて、突き当たるまで押し込む。第２閉塞用部材Ｐ２の先端は傾斜部３４に案内されて押し込まれる。そして、第１、第２閉塞用部材Ｐ１、Ｐ２により囲まれた個所、つまり主管路部２１の両端と取付部３との間に、一対の空隙部３５が形成される。
【００２９】
このように流通孔２１ａ内に形成された空隙部３５には、通路であるピンホール２５が連通しており、このピンホール２５を介して溶融した合成樹脂材を注入する。この注入した合成樹脂材が固化することで、主管路部２１と円筒部３１との間の空隙部３５内は両側が平面として埋設され、超音波送受信器の取付面３２としての壁体３３が成形される。なお、ピンホール２５も同時に埋設される。
【００３０】
この場合に、ピンホール２５から注入する合成樹脂材を、空隙部３５内のみに注入して表面を面状とすることが困難な場合には、空隙部３５を含めた取付面３２の全面を面一とするように成形することもできる。
【００３１】
このようにして成形された主管路部２１の流通孔２１ａには、溶着による接続個所がないので、流体の流速分布が乱れることがない。
【００３２】
図７は完成した測定管路体１に超音波送受信器Ｓを取り付けた状態の構成図である。測定管路体１の空隙部３５が埋設されて壁体３３とされた両側の取付面３２の円筒部３１側に、円板状の超音波送受信器Ｓが密着され、図示しない接着剤等の固定手段により固定されている。
【００３３】
また、取付部３の周囲は必要に応じて、合成樹脂材によるカバー部Ｆによって被覆されている。更に、超音波送受信器Ｓに対する電力線Ｅ、信号線Ｔはカバー部Ｆに設けた通線孔Ｆａを介して、外部の測定回路と接続されている。
【００３４】
このように配置された一対の超音波送受信器Ｓから、流体が流れる主管路部２１の流通孔２１ａ内に超音波ビームを交互に送受信することで、主管路部２１を流れる流体の流速つまり流量を測定することが可能となる。
【００３５】
なお、実施例においては、取付面３２の外側に円筒部３１を形成したが、この円筒部３１は必ずしも必要とされない。
【００３６】
また、実施例では、主管路部２１と副管路部２２、２３との連結個所に対して、一方側の外側部及び他方側の管路部２に、それぞれ第１、第２閉塞用部材Ｐ１、Ｐ２を配置して、形成された空隙部３５に対して壁体３３を成形している。しかし、例えば主管路部２１に対して、副管路部２２、２３を前述のように第１の曲部により連結し、更に副管路部２２、２３を第２の曲部を設けて屈曲して連結している管路部２に対しては、第１の曲部については一方側の外側部及び他方側の管路部２に第１、第２閉塞用部材を配置して第１の壁体を成形する。更に第２の曲部については一方側の外側部及び他方側の管路部２に第３、第４閉塞用部材を配置して第２の壁体を成形することで、第３、第４閉塞用部材を配置して壁体を成形することもできる。
【００３７】
このように、本発明に係る超音波流量計の測定管路体及びその製造方法によれば、超音波送受信器Ｓ間に配置した直線状の測定管路である主管路部２１には、流速分布を乱すような抵抗個所が存在しないので、良好な測定精度が得られる。
【符号の説明】
【００３８】
１  測定管路体
２  管路部
３  取付部
２１  主管路部
２２、２３  副管路部
２５  ピンホール
３１  円筒部
３２  取付面
３３  壁体
３５  空隙部
Ｐ１、Ｐ２  閉塞用部材
Ｓ  超音波送受信器
【要約】
【課題】超音波送受信器間に配置した測定管路において、流体の流速分布に乱れが生じない超音波流量計の測定管路体及びその製造方法を提供する。
【解決手段】測定管路体１は、合成樹脂材から成る管路部２と、この管路部２の両側に配置され、超音波送受信器を取り付けるための一対の取付部３とから構成されている。管路部２は、直線状の主管路部２１と、この主管路部２１の両側に所定角度に、例えば略直角方向に接続された一対の副管路部２２、２３とから構成されている。取付部３は、主管路部２１の流通孔２１ａの径よりも大きな円筒部３１と、円筒部３１と主管路部２１との間にあって、超音波送受信器を固定する取付面３２とから構成されている。取付面３２は円筒部３１と主管路部２１との間を仕切る壁体３３を有している。この壁体３３は空隙部が形成された後に、この空隙部内に合成樹脂材が埋設されることで形成される。
【選択図】図２【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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