(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スプールピースに配設可能なトランスデューサアセンブリであって、
筐体と、
封止用ダイヤフラムと、
前記筐体が前記スプールピースから取り外される場合に前記筐体と一緒に前記スプールピースから取り外されるように前記筐体に対して制約された、取り外し可能なダイヤフラムと、
前記取り外し可能なダイヤフラムの内部に配設された圧電性結晶と、
前記筐体を貫通する間隙にはめ込まれるとともに前記取り外し可能なダイヤフラムに固定されるピンと、
を備え、
前記取り外し可能なダイヤフラムは前記封止用ダイヤフラムに向けて付勢されている
トランスデューサアセンブリ。
【請求項２】
スリーブを更に備え、
前記封止用ダイヤフラムは前記スリーブの端部に配設され、
前記取り外し可能なダイヤフラムと前記筐体の少なくとも一部は前記スリーブの内部に配設されている
請求項１に記載のトランスデューサアセンブリ。
【請求項３】
前記スリーブはねじ込み部を有する
請求項２に記載のトランスデューサアセンブリ。
【請求項４】
前記取り外し可能なダイヤフラムを前記封止用ダイヤフラムに向けて付勢する、前記筐体の周囲に配設された付勢機構を更に備える、
請求項１から３のいずれかに記載のトランスデューサアセンブリ。
【請求項５】
前記付勢機構は前記筐体に対して放射状に制約されている
請求項４に記載のトランスデューサアセンブリ。
【請求項６】
前記筐体の周囲に配設された第１の封止部を更に備え、
当該第１の封止部によって前記スリーブと前記筐体の間を封止する
請求項２または３に記載のトランスデューサアセンブリ。
【請求項７】
前記封止用ダイヤフラムの周囲に配設された第２の封止部を更に備え、
当該第２の封止部によって前記封止用ダイヤフラムと前記スプールピースの間を封止する
請求項１から６のいずれかに記載のトランスデューサアセンブリ。
【請求項８】
前記圧電性結晶は、接着剤によって前記取り外し可能なダイヤフラムに固定されている
請求項１から７のいずれかに記載のトランスデューサアセンブリ。
【請求項９】
前記トランスデューサアセンブリは本質安全装置である
請求項１から８のいずれかに記載のトランスデューサアセンブリ。
【請求項１０】
前記トランスデューサアセンブリは０種場所に関して認定を受けている
請求項１から９のいずれかに記載のトランスデューサアセンブリ。
【請求項１１】
流体の流量を測定するために利用されるスプールピースであって、
当該スプールピース上に配設されたトランスデューサアセンブリを備え、
当該トランスデューサアセンブリは、
前記スプールピースの壁の内部に少なくとも一部分が配設された筐体と、
前記スプールピースの前記壁の内部に配設された封止用ダイヤフラムと、
前記筐体が前記スプールピースから取り外される場合に前記筐体と一緒に前記スプールピースから取り外されるように前記筐体に対して制約され、前記スプールピースの前記壁の内部に配設された取り外し可能なダイヤフラムと、
前記取り外し可能なダイヤフラムに配設された圧電性結晶と、
前記筐体を貫通する間隙にはめ込まれるとともに前記取り外し可能なダイヤフラムに固定されるピンと、
を有し、
前記取り外し可能なダイヤフラムは前記封止用ダイヤフラムに向けて付勢されている
スプールピース。
【請求項１２】
前記トランスデューサアセンブリはさらにスリーブを有し、
前記取り外し可能なダイヤフラムと前記筐体の少なくとも一部は前記スリーブの内部に配設されている
請求項１１に記載のスプールピース。
【請求項１３】
前記スリーブと前記スプールピースは、ねじ込み方式で互いに係合されている
請求項１２に記載のスプールピース。
【請求項１４】
前記取り外し可能なダイヤフラムを前記封止用ダイヤフラムに向けて付勢する、前記筐体の周囲に配設された付勢機構
を更に備える、請求項１１から１３のいずれかに記載のスプールピース。
【請求項１５】
スプールピースのトランスデューサアセンブリを交換するための方法であって、当該トランスデューサアセンブリは、筐体と、前記筐体が前記スプールピースから取り外される場合に前記筐体と一緒に前記スプールピースから取り外されるように前記筐体に対して制約された取り外し可能なダイヤフラムと、封止用ダイヤフラムと、前記筐体を貫通する間隙にはめ込まれるとともに前記取り外し可能なダイヤフラムに固定されるピンと、を備え、当該方法は
前記スプールピースの開口部から前記筐体と前記取外し可能なダイヤフラムを一緒に取り外すことと、
前記筐体と前記取外し可能なダイヤフラムが前記スプールピースの前記開口部から一緒に取り外されている間、前記封止用ダイヤフラムによって前記スプールピースから流体が漏れないようにすることと
を含む方法。
【請求項１６】
前記取外し可能なダイヤフラムの内部には圧電性結晶が配設されている
請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記取外し可能なダイヤフラムを交換することと
前記スプールピースの前記開口部に前記筐体と前記取外し可能なダイヤフラムを挿入することと
を更に含む、
請求項１５または１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記トランスデューサアセンブリはスリーブを更に備え、
前記封止用ダイヤフラムは前記スリーブの端部に配設され、
前記取外し可能なダイヤフラムと前記筐体の少なくとも一部は前記スリーブの内部に配設されている
請求項１５から１７のいずれかに記載の方法。
【請求項１９】
前記スリーブはねじ込み部を有し、
前記スリーブと前記スプールピースは、ねじ込み方式で互いに係合されている
請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記取り外し可能なダイヤフラムを前記封止用ダイヤフラムに向けて付勢する、前記筐体の周囲に配設された付勢機構を更に備える、
請求項１５から１９のいずれかに記載の方法。
【請求項２１】
前記付勢機構は前記筐体に対して放射状に制約されている
請求項２０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は流量測定用デバイスに関する。より具体的には、本発明の実施形態は、超音波信号に基づいて流量を測定し、且つ流体の流れプロファイルを予測するトランスデューサアセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
流量に関連がある産業分野においては、流体の流量を正確に測定することが非常に重要となることが多く、このため流量の正確な測定が必要となる場合がある。例えば石油・ガス産業では、漏れの検出や工程管理アプリケーション、および監督権の譲渡（例えば、原油入出荷地の石油やガスの所有権の譲渡）の際に、流量の正確な測定が必要となる。従来の流量測定技術には、タービン流量計や容積式流量計などがある。しかし近年の石油・ガス産業では、従来技術よりも優れた利点を持つとして、超音波流量計の人気が高まってきている。超音波流量計の利点を挙げると、長期にわたって優れた再現性を持つこと、粘度や圧力といった流体の特性から受ける影響がより少ないこと、より高い精度が得られること、直線性の範囲がより広いこと、そして超音波流量計では可動部が使用されないので維持費が低くなること、などがある。
【０００３】
通常動作時には、超音波流量計はトランスデューサを利用して流体内に超音波信号を送信し、第２のトランスデューサが該信号を受け取る。この超音波信号波を搬送する流体によって、信号波の周波数が変化し（ドップラー効果）、また伝搬時間も変化する（速度重畳）。これら２つの数値のうちいずれかを測定することによって流体の流量を特定できる。上述の原理を利用している主要な超音波流量測定技術が、ドップラー法と伝搬時間法である。流体の流れプロファイルを測定するべくこれまでに開発された方法の大半は、ドップラー法式に基づいている（例えば、米国特許第６，０６７，８６１号および米国特許第６，３７８，３５７号を参照のこと）。しかしドップラー方式の場合、粒子のサイズおよび濃度に大きく左右され、流体のこの２つの特性はどちらも変化する可能性があるので、精度が低く再現性も低くなってしまっている。このため高精度を求める石油・ガス産業では、伝搬時間式の流量計の利用が好ましいとされている。
【０００４】
伝搬時間式の超音波流量計は確立された原理に基づいている。図１に、超音波を利用した伝搬時間式測定に用いられる、一対のトランスデューサ１１１および１１３を備えるスプールピース（計測管）１０１を示す。また、複数のトランスデューサをスプールピースの外壁に取り付けるクランプオン式の構造としてもよい。図１においては、トランスデューサ１１１および１１３はスプールピース１０１の壁１０３の内部に取り付けられている（「湿式」トランスデューサと呼ぶ）。このような構成とすることにより、「湿式」トランスデューサ１１１および１１３の感度を高くすることができる。トランスデューサ１１１および１１３は超音波信号の送受信を行うことができる。矢印Ｆはスプールピース１０１内の流体の流れの方向を示し、線Ｌはトランスデューサ１１１および１１３間の超音波信号の経路長を指し、θは超音波信号の経路長Ｌと流れ方向Ｆの間の角度を指し、ｔｕは線Ｌに沿って上流へ向かう超音波信号（トランスデューサ１１３からトランスデューサ１１１に向かう超音波信号）の伝搬時間を指し、ｔｄは線Ｌに沿って下流に向かう超音波信号（トランスデューサ１１１からトランスデューサ１１３に向かう超音波信号）の伝搬時間を指す。以上のように変数を定義した場合、経路長Ｌに沿った流体の流れＦの速度Ｖは下に示す式＜１＞によって表されるとしてもよい。
【０００５】
【数１】
0004737640.tif 000002
【０００６】
スプールピース全体にわたって流体の流量および／または流れプロファイルを測定するべく、図１に示したトランスデューサ１１１および１１３に類似した構成を持つ、対になったトランスデューサを複数対用いるとしてもよい。このような構成は通常、「マルチ経路」伝搬時間式超音波流量計と呼ばれる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述の「湿式」トランスデューサに関して問題が１つある。トランスデューサはメインテナンスが必要で交換を行わなければならないが、簡単に実施できるものではないという点である。例えば、湿式トランスデューサを交換しなければならない場合、湿式トランスデューサを取り付けていたスプールピースの開口部から流体が漏れることを避けるため、流体の流れを止めなければならない場合がある。また、トランスデューサの交換を行うためには、トランスデューサが取り付けられているスプールピース自体を、パイプラインから取り外さなければならない場合もある。スプールピースやパイプラインの構成の複雑さによっては、トランスデューサの交換およびメインテナンスのために、貴重なダウンタイム中の時間を浪費してしまう可能性もある。以上を鑑みると、流量測定の精度を下げることなく、より容易に交換を行うことができる、より良好なトランスデューサおよび方法が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
１つの側面によれば、本発明はトランスデューサアセンブリに関する。当該トランスデューサアセンブリは、筐体と、封止用ダイヤフラムと、取り外し可能なダイヤフラムと、圧電性結晶とを備える。取り外し可能なダイヤフラムは筐体に対して放射状に制約され、封止用ダイヤフラムに向けて付勢されている。圧電性結晶は取り外し可能なダイヤフラムの内部に配設されている。
【０００９】
別の側面によれば、本発明はスプールピースに関する。当該スプールピースは、当該スプールピース内に配設されたトランスデューサアセンブリを備える。当該トランスデューサアセンブリは、スプールピースの壁の内部に少なくとも一部分が配設された筐体と、スプールピースの壁の内部に配設された封止用ダイヤフラムと、筐体に対して放射状に制約され、スプールピースの壁の内部に配設された取り外し可能なダイヤフラムとを有する。取り外し可能なダイヤフラムの内部に圧電性結晶が配設されており、取り外し可能なダイヤフラムは封止用ダイヤフラムに向けて付勢されている。
【００１０】
また別の側面によれば、本発明はスプールピースのトランスデューサアセンブリを交換するための方法に関する。当該トランスデューサアセンブリは筐体と、取り外し可能なダイヤフラムと、封止用ダイヤフラムとを備える。当該方法は、スプールピースの開口部から筐体と取外し可能なダイヤフラムを取り外すことと、筐体と取外し可能なダイヤフラムがスプールピースの開口部から取り外されている間、封止用ダイヤフラムによってスプールピースから流体が漏れないようにすることとを含む。
【００１１】
本発明が提供する上記以外の実施形態および利点は、以下の説明および本願の特許請求の範囲を基に理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】超音波信号に基づいた伝搬時間式の測定に用いられる、従来技術に係る、トランスデューサを備えたスプールピースを示す。
【００１３】
【図２】本発明の一実施形態に係るトランスデューサアセンブリを示す。
【００１４】
【図３】本発明の一実施形態に係るトランスデューサアセンブリが備える筐体の端部に設けられた間隙を示す。
【００１５】
【図４】本発明の一実施形態に係る、電気エネルギー源に接続されたトランスデューサアセンブリを示す。
【００１６】
【図５】本発明の一実施形態に係る圧電性結晶の音場を示す。
【００１７】
【図６】本発明の一実施形態に係るトランスデューサアセンブリを備えるスプールピースを示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の１つの側面に係る実施形態は、より優れたトランスデューサアセンブリに関する。より具体的には、本発明の１以上の実施形態は、超音波信号の伝搬時間を測定する圧電性結晶と少なくとも２つのダイヤフラムを備えるトランスデューサアセンブリを提供するとしてもよい。
【００１９】
図２は、本発明の一実施形態に係るトランスデューサアセンブリを示す展開図である。当該トランスデューサアセンブリは軸２００を中心として配設される。当該トランスデューサアセンブリは、取り外し可能なダイヤフラム２１１を有する筐体２０１を備える。取り外し可能なダイヤフラム２１１は円筒壁２１３を有し、当該円筒壁２１３の端部には円板２１５が取り付けられている。また、取り外し可能なダイヤフラム２１１内には圧電性結晶２１７が設けられている。具体的には、圧電性結晶２１７は取外し可能なダイヤフラム２１１の内部に載置され、円板２１５に固定されるとしてもよい。圧電性結晶については以下でより詳細に説明する。
【００２０】
図２に関して、取り外し可能なダイヤフラム２１１は、筐体２０１に対して放射状に制約されているとしてもよい。ここで言及する、「放射状に」制約する、という表現は、取り外し可能なダイヤフラムが筐体の軸を中心とした放射方向の動きについて制限を受ける状態を意味する。本実施形態においては、筐体２０１の端部２０３の外側の周囲に配設されることによって、取り外し可能なダイヤフラム２１１が筐体２０１の端部２０３に対して放射状に制約される。しかし別の実施形態においては、取り外し可能なダイヤフラム２１１は、筐体２０１の内部に配設されることによって、例えば、筐体２０１の端部２０３の内部に配設されることによって、筐体２０１に対して放射状に制約されるとしてもよい。
【００２１】
さらに図２に関して、取り外し可能なダイヤフラム２１１は、筐体２０１に対して回転方向に制約されるとしてもよい。ここで言及する、「回転方向に」制約する、という表現は、取り外し可能なダイヤフラムが筐体の軸を中心とした回転運動について制限を受ける状態を意味する。本実施形態においては、ピン２１９を用いることによって、取り外し可能なダイヤフラム２１１が筐体２０１に対して回転方向に制約される。筐体２０１の端部２０３には間隙２０５（図３に図示）を設けるとしてもよい。間隙２０５はピン２１９と同じ幅を有し、筐体２０１の端部２０３の長さ方向に沿って設けられている。ピン２１９は間隙２０５にはめ込まれ、間隙２０５内で軸方向に（軸２００に沿って）動かせるとしてもよい。しかしピン２１９は、間隙２０５によって、軸２００を中心にした回転運動はしないように制限されている。ピン２１９は続いて取り外し可能なダイヤフラム２１１の円筒壁２１３に固定され、取り外し可能なダイヤフラム２１１が筐体２０１に対して回転方向に制約されるとしてもよい。
【００２２】
さらに図２に関して、トランスデューサアセンブリはさらに、スリーブ２２１および封止用ダイヤフラム２３１を備えるとしてもよい。封止用ダイヤフラム２３１は円板２３３を有し、スリーブ２２１の端部２２３に配設されるとしてもよい。本実施形態で示すように、封止用ダイヤフラム２３１は、スリーブ２２１の端部２２３の外側の周囲に配設されるとしてもよい。スリーブ２２１は貫通孔２２７を有するとしてもよい。貫通孔２２７は、図示されるように、通常の円筒状通路を形成するとしてもよい。貫通孔２２７の大きさは、取り外し可能なダイヤフラム２１１および筐体２０１の端部２０３をスリーブ２２１内に載置できる程度とすることが好ましい。スリーブ２２１はさらに、スリーブ２２１をスプールピース（同図には不図示）に対してねじ込み式で係合させることができるように、ねじ込み部２２５を有するとしてもよい。
【００２３】
さらに図２に関して、トランスデューサアセンブリはさらに付勢機構２４１を備えるとしてもよい。本実施形態によると、付勢機構２４１はばねである。しかし当業者には、本発明の範囲を超えることなく他の付勢機構が利用可能であることは明らかである。付勢機構２４１は筐体２０１の周囲に、特に、筐体２０１の端部２０３の周囲に、取り外し可能なダイヤフラム２１１（圧電性結晶２１７とともに）を封止用ダイヤフラム２３１に向けて付勢するために用いられるように、配設されるとしてもよい。このような付勢は、取り外し可能なダイヤフラム２１１と封止用ダイヤフラム２３１の間の接触を確かなものにするためのものであってよく、この結果、トランスデューサアセンブリの感度を向上させるために設けられるとしてもよい。付勢機構２４１は筐体２０１に対して放射状に制約されるとしてもよい。具体的には、付勢機構２４１は、筐体２０１の周囲に配設されることによって、筐体２０１の軸２００を中心とした内向きの放射状の動きが抑制され、取り外し可能なダイヤフラム２１１および筐体２０１の端部２０３とともにスリーブ２２１の内部に配設されることによって、筐体２０１の軸２００を中心とした外向きの放射状の動きが抑制される。このような構成とすることによって、付勢機構２４１は筐体２０１もしくはスリーブ２２１に対して放射状に制約されている場合、筐体２０１の軸２００に沿った移動のみを行えるようになるとしてもよい。
【００２４】
さらに図２に関して、溝２０７が筐体２０１の端部２０３に形成されるとしてもよい。溝２０７は、筐体２０１の周囲に封止部２５１を係合させるために用いられるとしてもよい。封止部２５１は、同図に図示するようにＯリングであってもよく、筐体２０１の端部２０３がスリーブ２２１の内部に配設された場合に筐体２０１とスリーブ２２１の間を封止するために用いられるとしてもよい。同様に、溝２３５が封止用ダイヤフラム２３１に形成されるとしてもよい。溝２３５は、封止用ダイヤフラム２３１の周囲に封止部２５３を係合させるために用いられるとしてもよい。封止部２５３もまた、同図に図示するようにＯリングであってよく、封止用ダイヤフラム２３１とスプールピース（同図には不図示）の間を封止するために用いられるとしてもよい。
【００２５】
図４は、本発明の一実施形態に係るトランスデューサアセンブリを示す。本実施形態によると、圧電性結晶２１７がワイヤ３０１を介して、例えば電池などの電気エネルギー源（不図示）に接続されている。圧電性結晶は、電気エネルギーを機械的エネルギーに変換するために用いられるとしてもよく、もしくは、機械的エネルギーを電気エネルギーに変換するために用いられるとしてもよい。例えば、一実施形態によると、電気エネルギー源からワイヤ３０１を介して圧電性結晶２１７に電荷が送信されるとしてもよい。その結果電荷は圧電性結晶２１７によって音響エネルギーに変換され（例えば機械的エネルギー）、音響信号が生成されるとしてもよい。これとは逆に、別の実施形態では、機械的エネルギー、例えば音響信号を圧電性結晶２１７が受信するとしてもよい。この場合機械的エネルギーは、圧電性結晶２１７によって電気エネルギーに変換されるとしてもよい。生成された電気エネルギーは圧電性結晶２１７によってワイヤ３０１を介して送信されるとしてもよい。
【００２６】
圧電性結晶の材料には多くの候補があるが、中でも有名なのはセラミックスと水晶である。具体的には、一実施形態によると、圧電性結晶はＰｉｅｚｏ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社のＫｅｒａｍｏｓ部門で製造しているＫeｚｉｔｅ  Ｋ６００から成るとしてもよい。当該材料は、変形されたチタン酸ジルコン酸鉛から成る圧電性セラミックスである。圧電性結晶の材料は、音響信号の波モデルを異ならせるべく、さまざまに変形されるとしてもよい。例えば、圧電性結晶の全体的な形状によって、当該圧電性結晶が生成する音響信号の音場が変わる。図５は、本発明の一実施形態に係る圧電性結晶２１７が生成する音場４０１の例を示す。本実施形態に係る圧電性結晶２１７の形状は円筒状の円板で、ワイヤ３０１を介して電荷を受け取ると、同図に図示した音場４０１を生成する。また、圧電性結晶の厚みに応じて、当該圧電性結晶が生成する音響エネルギーの周波数が決まるとしてもよい。具体的には、圧電性結晶は厚みの約２倍の波長を生成する。一実施形態に係る圧電性結晶は、好ましくは０．８ＭＨｚから１．２ＭＨｚの範囲内の周波数を持つ超音波信号を生成することができる。
【００２７】
図６に、本発明の一実施形態に係るトランスデューサアセンブリを備えたスプールピース５０１を示す。スプールピース５０１は、図２に示したトランスデューサアセンブリのような、トランスデューサアセンブリを受け入れるための開口部５０３を備える。例えば、一実施形態によると、トランスデューサアセンブリのスリーブ２２１のねじ込み部２２５が、スプールピース５０３に設けられた開口部５０３とねじ込み方式で係合されるとしてもよい。この結果、スリーブ２２１とそれに取り付けられた封止用ダイヤフラム２３１を、スプールピース５０１内に固定することができる。筐体２０１の端部２０３および取り外し可能なダイヤフラム２１１はスリーブ２２１の内部に配設されるとしてもよい。図示されている通り、トランスデューサアセンブリはスプールピース５０１内に設けるとしてもよいので、当該トランスデューサアセンブリは「湿式」トランスデューサであってもよい。
【００２８】
さらに図６に関して、スプールピース５０１はさらにフランジ５０５を用いてパイプライン（不図示）に取り付けられるとしてもよい。パイプライン内に設けられると、流体がスプールピース５０１内を流れ（矢印Ｆが流体の流れの方向を示す）、この場合にトランスデューサアセンブリに基づきスプールピース５０１内を流れる流体の流量を測定するとしてもよい。一実施形態によると、図６に示したスプールピース５０１内に固定されたトランスデューサアセンブリは、スプールピース５０１の反対側に取り付けられた対応するトランスデューサアセンブリ（不図示）と対応付けられ、図示したトランスデューサアセンブリの下流に位置するとしてもよい。図６に図示したトランスデューサアセンブリを「上流」トランスデューサアセンブリとし、スプールピース５０１の反対側に設けられた、同図に示されていないトランスデューサアセンブリを「下流」トランスデューサアセンブリとする。一実施形態によると、上流トランスデューサアセンブリおよび下流トランスデューサアセンブリは、互いに超音波信号を送受信できるように構成されるとしてもよい。両トランスデューサアセンブリ間の信号の伝搬時間を式（１）に当てはめて、例えば、上流トランスデューサアセンブリと下流トランスデューサアセンブリの間の経路長に沿った流体の流れＦの速度を特定するとしてもよい。別の実施形態によると、スプールピース５０１の複数の開口部５０３内に上流トランスデューサアセンブリおよび下流トランスデューサアセンブリから成る対を複数対固定して、マルチ経路伝搬時間型超音波流量計を形成するとしてもよい。本発明の実施形態は、スプールピースおよびパイプライン内を通る流体の流量および／または流れプロファイルを特定するために用いられるとしてもよい。
【００２９】
本発明の一実施形態に係る方法に従って、スプールピースに取り付けたトランスデューサアセンブリを交換するとしてもよい。本発明の一実施形態に係るトランスデューサアセンブリは、スプールピース内の流体の流れに干渉することなく、交換が可能である。例えば、トランスデューサアセンブリ内に設けられた圧電性結晶２１７を交換する必要がある場合、筐体２０１がスリーブ２２１から取り外されるとしてもよい。スリーブ２２１は、例えばねじ込み部２２５のねじ込み式係合に基づき、スプールピース５０１に固定されているとしてもよい。このように構成されているので、筐体２０１をスプールピース５０１の開口部５０３から取り外すが、スリーブ２２１はスプールピース５０１の開口部５０３に固定されたままにできる。筐体２０１をスプールピース５０１から取り外した場合、取り外し可能なダイヤフラム２１１および付勢機構２４１はどちらも筐体２０１に制約されているので、同時に取り外される。筐体２０１と取り外し可能なダイヤフラム２１１をスプールピース５０１から取り外すと、取り外し可能なダイヤフラム２１１および／または圧電性結晶２１７を交換するとしてもよい。このように交換が行われる際に、封止用ダイヤフラム２３１は、スリーブ２２１の端部２２３の周囲に配設され、スプールピース５０１内を流れる流体と直に接触しており、スプールピース５０１の開口部５０３内に固定されたままとしてもよい。このため、封止用ダイヤフラム２３１は、例えば取り外し可能なダイヤフラム２１１を交換している間、スプールピース５０１から流体が漏れることを防ぐことができるとしてもよい。
【００３０】
また、本発明の一実施形態に係る別の方法によれば、トランスデューサアセンブリの封止用ダイヤフラムは、パイプラインからスプールピースを取り外すことなく交換できるとしてもよい。例えば、封止用ダイヤフラム２３１を交換する必要がある場合、スリーブ２２１をスプールピース５０１の開口部５０３から取り外すとしてもよい。封止用ダイヤフラム２３１は、スリーブ２２１の端部２２３の周囲に配設されているので、この時共に取り外されるとしてもよい。そして封止用ダイヤフラム２３１を、スプールピース５０１から取り外されている間に交換するとしてもよい。スプールピース５０１の開口部５０３から封止用ダイヤフラム２３１を取り外すので、流体がスプールピース５０１から漏れる可能性がある。流体がスプールピース５０１から漏れないように、スプールピース５０１内の流体の流れＦを止めなければならない場合もあるが、封止用ダイヤフラム２３１の交換を行うために、パイプライン（不図示）からスプールピース５０１を取り外す必要はなくなる。
【００３１】
取り外し可能なダイヤフラムおよび封止用ダイヤフラムはプラスチックによって形成されることが好ましい。具体的に挙げると、取り外し可能なダイヤフラムおよび封止用ダイヤフラムは、Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ社が製造している熱可塑性ポリエーテルイミド高温ポリマーである、Ｕｌｔｅｍ  １０００から成るとしてもよい。また、取り外し可能なダイヤフラムおよび封止用ダイヤフラムの円板の厚みは、比較的小さく構成され、好ましくは約１ｍｍから３ｍｍ（０．０４インチから０．１２インチ）の範囲内にあるとしてもよい。また、圧電性結晶は、接着剤、好ましくは粘着性のある接着剤を利用して取り外し可能なダイヤフラムの円板に固定されるとしてもよい。両ダイヤフラムがプラスチックによって形成され、それぞれの円板の厚みは比較的小さく形成され、および／または圧電性結晶の固定に粘着性のある接着剤を用いた場合、トランスデューサアセンブリが送受信する信号の品質を改善することができる（つまり、信号強度の損失を防ぐ、または減少させる）。
【００３２】
当業者には、本発明の実施形態が以下の利点のうち１以上を達成することが明らかである。先行技術によれば通常、トランスデューサアセンブリまたはトランスデューサアセンブリの部品を交換する場合、特に「湿式」トランスデューサの場合に、パイプラインまたはスプールピース内の流体の流れを止めて、トランスデューサが固定されていた開口部から流体が漏れないようにする必要があった。しかし本発明によれば、封止用ダイヤフラムによりスプールピースから流体が漏れないように構成されているので、流体の流れに干渉する必要はなくなるとしてもよい。
【００３３】
また、本発明の１以上の実施形態に係るトランスデューサアセンブリは、「本質的に安全」で、および／または０種場所（Ｚｏｎｅ  ０）について認定を受けているとしてもよい。本質安全装置とは、通常の方法で使用されている場合、もしくは実際に起こりうる過失が発生した場合でも、可燃性材料の発火が発生し得ないデバイスのことを指す。０種場所（Ｚｏｎｅ  ０）は、爆発性ガスなどの爆発性材料が常に存在する雰囲気のことを指す。本発明の実施形態は本質的に安全で０種場所について認定を受けているとしてもよいので、本発明に係るトランスデューサアセンブリは、非常に爆発性の高い雰囲気、例えば石油・ガス産業ではよくある雰囲気においても、安全に利用することができる。
【００３４】
また、本発明の１以上の実施形態に係るトランスデューサアセンブリでは付勢機構を利用しており、このような構成とすることによって、該トランスデューサアセンブリが送受信する信号の品質を向上させることができる（つまり、信号強度の損失を防ぐ、または減少させる）。筐体の端部と取り外し可能なダイヤフラムがトランスデューサアセンブリのスリーブの内部に配設されている場合、付勢機構は取り外し可能なダイヤフラムを封止用ダイヤフラムに向けて付勢するとしてもよい。この結果、取り外し可能なダイヤフラムおよびその内部に配設された圧電性結晶を封止用ダイヤフラムに対して密接させることができ、トランスデューサアセンブリ内における信号伝達を改善することができる。
【００３５】
限られた数の実施形態に基づいて本発明を説明したが、本願の開示内容に基づき本明細書で開示された発明の範囲を超えることなく上記以外の実施形態を考案できることは、当業者には明らかである。従って、本発明の範囲は本願特許請求の範囲によってのみ限定されるべきである。
【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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