(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波式流体計測装置に形成された角筒状の計測流路に配置され、前記計測流路を複数の扁平流路に区画する仕切板と、
前記仕切板における流体の流れ方向に沿った縁部を支持するフレームとを有する超音波式流体計測装置の多層流路部材であって、
前記フレームは、前記仕切板の前記縁部を挿入する挿入余裕をもったスリットを備える側板を有し、
前記スリットに前記仕切板の前記縁部が挿入された状態で、前記仕切板の端面に倣って流動し、前記仕切板と前記フレームとの間に浸透してその状態で固化することにより前記フレームに対する前記仕切板の位置を保持する保持手段を有していることを特徴とする超音波式流体計測装置の多層流路部材。
【請求項２】
前記保持手段が、接着剤であり、前記接着剤は、前記仕切板の端面に倣って流動し、前記仕切板が正確に位置決めされている状態を保って固化したものであることを特徴とする請求項１記載の超音波式流体計測装置の多層流路部材。
【請求項３】
前記保持手段が、前記端面に倣って軟化してから固化する前記フレームの一部であることを特徴とする請求項１記載の超音波式流体計測装置の多層流路部材。
【請求項４】
前記保持手段が、前記仕切板の表面および裏面のうちの少なくとも一方に接触していることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の超音波式流体計測装置の多層流路部材。
【請求項５】
前記フレームに、前記仕切板の前記端面が露出する貫通孔が設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の超音波式流体計測装置の多層流路部材。
【請求項６】
前記貫通孔が、前記仕切板の数に応じて複数設けられていることを特徴とする請求項５に記載の超音波式流体計測装置の多層流路部材。
【請求項７】
前記仕切板における前記流れ方向に対して直交する縁部に鍔部が設けられ、前記鍔部が前記保持手段により固定されていることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の超音波式流体計測装置の多層流路部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波式流体計測装置の計測流路に複数の扁平流路を形成する超音波式流体計測装置の多層流路部材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。
この計測用流路は、断面長方形の角筒形状で対向する短辺側面にそれぞれ一対の送受波部が設けられている。
【０００３】
これら一対の送受波部は、計測用流路の流れ方向に対して所定の角度で交差する線に沿って超音波を送受するように配置されている。
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（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】国際公開第０４／０７４７８３号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、計測用流路を多層流路とする際に、多層流路を形成するための仕切板の両縁をフレームにより支持した場合、フレームと計測流路の内面との間に流体が流れ込むため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る。
【０００５】
本発明は、従来の問題を解決するためになされたもので、流体の計測精度を向上できる高精度な超音波式流体計測装置の多層流路部材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の超音波式流体計測装置の多層流路部材は、超音波式流体計測装置に形成された角筒状の計測流路に配置され、前記計測流路を複数の扁平流路に区画する仕切板と、前記仕切板における流体の流れ方向に沿った縁部を支持するフレームとを有する超音波式流体計測装置の多層流路部材であって、前記仕切板の端面に倣って流動し、その状態で固化することにより前記フレームに対する前記仕切板の位置を保持する保持手段を有する構成を有している。
【０００７】
この構成により、超音波式流体計測装置の多層流路部材を構成する仕切板をフレームに取付ける保持手段が、仕切板の端面に倣って流動するので仕切板とフレームとの間に浸透し、例えば治具により位置決めされている位置を保持した状態で固化する。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るので、仕切板を取付けるフレームの製作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こととなる。
【０００８】
また、本発明の超音波式流体計測装置の多層流路部材では、前記保持手段が、接着剤である構成を有している。
【０００９】
この構成により、保持手段である接着剤は、仕切板の端面に倣って流動して仕切板とフレームとの間に浸透し、例えば治具により位置決めされている位置を保持した状態で仕切板とフレームを接着して、高精度で所望の位置に固定することができる。
【００１０】
また、本発明の超音波式流体計測装置の多層流路部材では、前記保持手段が、前記端面に倣って軟化してから固化する前記フレームの一部である構成を有している。
【００１１】
この構成により、フレームの一部が軟化して仕切板の端面に倣って流動して仕切板とフレームとの間に浸透し、その後固化して再びフレームの一部を形成するので、仕切板を位置決めされたフレーム位置に高精度で固定することができる。
【００１２】
また、本発明の超音波式流体計測装置の多層流路部材では、前記保持手段が、前記仕切板の表面および裏面のうちの少なくとも一方に接触した構成を有している。
【００１３】
この構成により、仕切板の表面および裏面のうちの少なくとも一方に接触して支持するので、仕切板はフレームに確実に保持されることになる。
【００１４】
また、本発明の超音波式流体計測装置の多層流路部材では、前記フレームに、前記仕切板の前記端面が露出する貫通孔が設けられている構成を有している。
【００１５】
この構成により、フレームに設けられた貫通孔から、露出する仕切板の端面に接着剤を注入したり、フレームの一部を軟化する手段を作用させることができるので、仕切板の固定が容易になる。
【００１６】
また、本発明の超音波式流体計測装置の多層流路部材では、前記貫通孔が、前記仕切板の数に応じて複数設けられている構成を有している。
【００１７】
この構成により、貫通孔が仕切板の数に応じて設けられているので、各仕切板ごとに接着剤の注入等を行うことができ、各仕切板を確実にフレームに固定することができる。
【００１８】
さらに、本発明の超音波式流体計測装置の多層流路部材では、前記仕切板における前記流れ方向に対して直交する縁部に鍔部が設けられ、前記鍔部が前記保持手段により固定されている構成を有している。
【００１９】
この構成により、仕切板から外側へ突出した鍔部をフレームに固定するため、フレーム内部の流路に保持手段が突出するのを最小限して、流体の流れを乱すのを防止することができ、高精度の測定を行うことができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明は、超音波式流体計測装置の多層流路部材を構成する仕切板をフレームに取付ける保持手段が、仕切板の端面に倣って流動するので仕切板とフレームとの間に浸透し、例えば治具により位置決めされている位置を保持した状態で固化する。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るので、仕切板を取付けるフレームの製作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という効果を有する超音波式流体計測装置の多層流路部材を提供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】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態の超音波式流体計測装置の多層流路部材について、図面を用いて説明する。
図１は本発明の実施の形態に係る多層流路部材を用いる超音波式流体計測装置の一例を示す全体斜視図、図２は図１中II-II位置の断面図、図３は多層流路部材の分解斜視図、図４は図３中IV−IV位置の断面図、図５（Ａ）〜（Ｃ）は多層流路部材の製造工程を示す説明図、図６（Ａ）〜（Ｄ）は仕切板とフレームとの接合状態を示す断面図である。
【００２２】
図１に示すように、超音波式流体計測装置１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字状に形成された流体路２を有している。水平流路４は、流体を計測するための上面が開口した角筒状の計測流路４ａを有しており、この計測流路４ａにおける一対の対向する内面５ａ，５ｂにはそれぞれ送受波器（図示省略）を有する超音波計測部９が設けられている。さらに、計測流路４ａには、流体を複数の扁平流路に区画する多層流路部材１０と、多層流路部材１０を計測流路４ａに収容して密閉する蓋７を有している。従って、蓋７を水平流路４に被せると、計測流路４ａは断面矩形の角筒状に形成されることになる。
【００２３】
なお、送受波器同士を結ぶ計測方向の超音波伝搬路８ｂは、流体の流れる方向に対して斜めに交差するように設けられている。このように、超音波伝搬路８ｂを流れに対して角度を有し対向して配置している配置パターンは、Ｚパス（Ｚ−ｐａｔｈ）またはＺ法と呼ばれており、本実施の形態では、このＺパス配置について例示する。
【００２４】
水平流路４の側壁６ａ、６ｂには、外側へ突出する三角形状の送受波器取付部８、８がそれぞれ設けられている。両送受波器取付部８、８および側壁６ａ、６ｂには、両送受波器取付部８、８を結ぶ方向に貫通する例えば円形の貫通穴８ａが設けられており、超音波伝播路８ｂが形成されている。
【００２５】
水平流路４の計測流路４ａ内部には多層流路部材取付部４ｂが設けられており、多層流路部材１０を上方からはめ込むための段差４ｃが設けられている。各段差４ｃには、多層流路部材１０のフレーム１２内側面と水平流路４の内面５ａ、５ｂに滑らかに連続させるための傾斜面４ｄが各々設けられている。
【００２６】
図２および図３に示すように、多層流路部材１０は、計測流路４ａを複数の扁平流路４ｅに区画するための仕切板１１と、仕切板１１における流体の流れ方向に沿った縁部１１ａを支持するフレーム１２とを有している。すなわち、フレーム１２は、左右の側板１３、１４、天板１５および底板１６によって矩形箱状に形成されており、左右の側板１３、１４間に仕切板１１が水平に所定間隔で保持される。
【００２７】
図３に示すように、側板１３、１４の内面には、仕切板１１を所定間隔で保持するため複数本のスリット１７が設けられている。このスリット１７は、各仕切板１１によって仕切られる扁平流路４ｅ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方向（図２、図３で上下方向）に沿って等間隔で設けられている。
【００２８】
また、図１および図３に示すように、多層流路部材１０を計測流路４ａの多層流路部材取付部４ｂに嵌めた状態で、超音波伝搬路８ｂに位置する多層流路部材１０のフレーム１２の側板１３、１４には、超音波通過用の開口１８が設けられている。この開口１８には、流体は通過させないが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１９が取り付けられている。
【００２９】
図３に示すように、仕切板１１は全体矩形の薄板状部材であり、仕切板１１における縁部１１ａには、複数個の鍔部１１ｂが設けられている。鍔部１１ｂは、例えば、仕切板１１の四隅および中央部から幅方向外側へ突出して設けることができる。
一方、フレーム１２の側板１３、１４に設けられているスリット１７には、仕切板１１の鍔部１１ｂに対応した位置に貫通孔２１が設けられており、外部から貫通孔２１を通して仕切板１１の端面１１ｃが露出するようになっている（図４参照）。貫通孔２１は、鍔部１１ｂごとに設けられているので、鍔部１１ｂをフレーム１２に固定する際に、容易に接着剤３３を注入することができる。
【００３０】
次に、前述した多層流路部材１０の製造方法について説明する。
図５（Ａ）に示すように、まず、治具３０において、所望の仕切板１１間隔に設定されたスリット３２を有する一対の保持部３１ａ、３１ｂを、スリット３２が対向するように配置する。
【００３１】
図５（Ｂ）に示すように、対向配置された保持部３１ａ、３１ｂのスリット３２に、各仕切板１１の長手方向両端部１１ｄ、１１ｄを挿入して保持する。なお、保持部３１ａ、３１ｂのスリット３２の位置および幅は、フレーム１２の側板１３、１４に設けられているスリット１７に比較して、高精度で仕切板１１の間隔および厚さに設定されており、仕切板１１を高精度で位置決めするものである。従って、仕切板１１をスリット３２に挿嵌することにより、仕切板１１は高精度で間隔が設定される。
【００３２】
次いで、図５（Ｃ）に示すように、フレーム１２の側板１３、１４を治具３０に保持されている仕切板の側端面１１ｃに接近させ、側板１３、１４のスリット１７に仕切板１１の縁部１１ａを挿入する。このとき、仕切板１１に設けられている各鍔部１１ｂが、スリット１７に設けられている貫通孔２１に嵌合するようにする。側板１３、１４のスリット１７および貫通孔２１は、保持部３１のスリット３１ａに比して余裕を持って形成されているので、容易に仕切板１１を挿入することができる。
【００３３】
次に、側板１３、１４の貫通孔２１から、保持手段として例えば接着剤を注入する。接着剤は仕切板１１の端面１１ｃに倣って流動し、治具３０により正確に位置決めされた状態を保って固化する。ここでは、鍔部１１ｂが貫通孔２１に収容されているので、鍔部１１ｂを貫通孔２１に固定するようにして、接着剤が計測流路４ａに突出しないようにすることができ、扁平流路４ｅを流れる流体の流れをスムーズにすることができる。
【００３４】
そして、接着剤が固化したら、側板１３、１４の上下に天板１５および底板１６を取付けてフレーム１２とし、多層流路部材１０が完成する。なお、天板１５および底板１６は、接着剤等を用いて接着することができるが、側板１３、１４の上下両端面および天板１５および底板１６に嵌合部を設けておき、嵌合させて組み立てることもできる。
【００３５】
なお、接着剤を用いずに、貫通孔２１を介して超音波や加熱処理してフレーム１２の一部を保持手段として溶融させ、仕切板１１の端面１１ｃに倣って流動させた後に固化させて、溶着により仕切板１１を取り付けるようにすることも可能である。
【００３６】
以上、説明した超音波式流体計測装置の多層流路部材１０によれば、多層流路部材１０を構成する仕切板１１をフレーム１２に取付ける接着材３３が、仕切板１１の端面１１ｃに倣って流動するので仕切板１１とフレーム１２との間に浸透し、治具３０により位置決めされている位置を保持した状態で固化する。これにより、仕切板１１の間隔を高精度に保持することができるので、仕切板１１を取付けるフレーム１２の製作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１０を形成することができることとなる。
【００３７】
なお、本発明の超音波式流体計測装置の多層流路部材は、前述した実施形態に限定されるものでなく、適宜な変形，改良等が可能である。
例えば、前述した実施形態においては、仕切板１１の幅方向に突出する鍔部１１ｂを設けて、鍔部１１ｂをフレーム１２の側板１３、１４に接合する場合について説明したが、鍔部１１ｂを設けずに、仕切板１１の端面１１ｃをフレーム１２に接合するようにしてもよい。
この場合、仕切板１１とフレーム１２の側板１３、１４との接合状態は、図６（Ａ）に示すように、接着剤３３（フレームの一部を保持手段とする場合も同様である。）が仕切板１１の端面１１ｃと側板１３、１４の内面との間をつき合わせて接合することができる。あるいは、図６（Ｂ）〜（Ｄ）に示すように、仕切板１１の上面あるいは下面、あるいは上下両面を支持する形とすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施の形態に係る多層流路部材を用いる超音波式流体計測装置の一例を示す全体斜視図
【図２】図１中II-II位置の断面図
【図３】多層流路部材の分解斜視図
【図４】図３中IV−IV位置の断面図
【図５】（Ａ）〜（Ｃ）は多層流路部材の製造工程を示す説明図
【図６】（Ａ）〜（Ｄ）は仕切板とフレームとの接合状態を示す断面図
【符号の説明】
【００３９】
１  超音波式流体計測装置
４ａ  計測流路
４ｅ  扁平流路
１０  多層流路部材
１１  仕切板
１１ｂ  鍔部
１１ｃ  端面
１２  フレーム
２１  貫通孔
３３  接着剤（保持手段）
【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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