JP7074391B1 - ストレート型流量計センサ - Google Patents

Abstract

耐薬性や耐熱性に優れるとともにケースに対する配管の保持力に優れたストレート型流量計センサを提供する。このストレート型流量計センサ１１は、一対の超音波振動子３３と、それらを収容して位置決め固定するケース２０と、弾性部材２と、押圧固定部材４１とを備える。弾性部材２は、配管１に外嵌され、配管１の軸線方向から見たときの外形形状が多角形状をなす。押圧固定部材４１は、弾性部材２を挟み込んでその頂点部分２ｂを含む外周面２aを弾性部材中心に向けて押圧することにより、配管１をケース２０に固定する。選択図：図２

Description

本発明は、ストレート型流量計センサに関するものである。

従来、超音波を用いた計測装置として、液体の流量計測を行う超音波流量計が種々提案されている。この超音波流量計では、液体が流れる配管の途中に流量計測管が設けられ、その流量計測管の上流側位置及び下流側位置にそれぞれ超音波センサが設置されている。そして、これらの超音波センサを用いて超音波を送受信し、上流側から下流側に伝播する超音波の伝播時間と下流側から上流側に伝播する超音波の伝播時間との時間差に基づいて、液体の流量が算出されるようになっている。

この種の超音波流量計は、例えば、半導体製造装置において流れる各種の薬液や超純水の流量を計測するために使用される。特に薬液については、通常高温であってかつ腐蝕性を有している。そのため、耐薬品性や耐熱性に優れたＰＦＡ等のフッ素樹脂からなるストレートなチューブが、接液部の配管として選択されることがある。

また、このようなＰＦＡ製チューブに対する超音波流量計としては、取り付け可能なクランプオン式が従来から存在する（例えば特許文献１を参照）。

そして、この種のストレート型流量計センサとしては、液体が流れるストレートの配管の軸線方向にオフセットして配置され、超音波の送受信が可能な一対の超音波振動子と、一対の超音波振動子を収容して位置決め固定するケースとを備え、配管がケースを構成する一対のケース分割片により挟み込まれて保持固定されているものが従来提案されている（例えば特許文献２を参照）。

特許第５９２７３９４号公報 特許第６７８９７６６号公報

しかしながら、ＰＦＡ製チューブは可撓性を有するので、ケースで直接挟み込んで保持固定しようとしても変形等が生じやすく、強固に保持することが難しい。それゆえ、ケースに対してＰＦＡ製チューブが軸線方向に位置ずれする可能性があり、このことが測定精度に影響を及ぼすおそれがあった。また、ケースとＰＦＡ製チューブとの界面に隙間が生じてそこから内部に水等が侵入する可能性があり、防水性が高いとは言い難いものであった。

ここで、ＰＦＡ製チューブをゴム等の弾性部材を介してケースに保持固定すればよいとも考えられるが、強固に保持できる具体的な構成は、従来提案されていない。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、耐薬性や耐熱性に優れるとともにケースに対する配管の保持力に優れたストレート型流量計センサを提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、流体が流れるストレートかつフッ素樹脂製の配管の軸線方向にオフセットして配置され、超音波の送受信が可能な一対の超音波振動子と、前記一対の超音波振動子を収容して位置決め固定するケースとを備えるストレート型流量計センサであって、前記配管に外嵌され、前記配管の軸線方向から見たときの外形形状が多角形状をなす弾性部材と、前記弾性部材を挟み込んで前記弾性部材の頂点部分を含む外周面を弾性部材中心に向けて押圧することにより、前記配管を前記ケースに固定する押圧固定部材とを備えることを特徴とするストレート型流量計センサをその要旨とする。

従って、請求項１に記載の発明によると、押圧固定部材が配管に外嵌された弾性部材を挟み込んで押圧することにより、配管に密接する弾性部材を介して保持力が配管の外周面に作用する結果、配管がケースに保持固定される。ここで、弾性部材は配管の軸線方向から見たときの外形形状が多角形状をなしており、押圧固定部材はそのような多角形状の弾性部材の頂点部分を含む外周面を弾性部材中心に向けて押圧する。それゆえ、押圧固定部材からの押圧力が効率よく弾性部材に作用して弾性部材を圧縮し、これにより十分な保持力をもって配管がケースに強固に保持固定される。よって、配管の軸線方向への位置ずれを防止することができるとともに、ケースとの配管との隙間からの水等の浸入も防止することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記弾性部材は、前記配管におけるケース外領域に外嵌されていることをその要旨とする。

従って、請求項２に記載の発明によると、弾性部材をケース内に内蔵しなくてもよいので、ケース自体を小型化することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項２において、前記ケースの端面に突起が形成され、前記弾性部材と前記突起とが、前記押圧固定部材に挟み込まれることをその要旨とする。

従って、請求項３に記載の発明によると、押圧固定部材が弾性部材とともに突起を挟み込むことで、配管がケースに対してより強固に保持固定される。

請求項４に記載の発明は、請求項１において、前記弾性部材は、前記配管におけるケース内領域に外嵌されていることをその要旨とする。

従って、請求項４に記載の発明によると、弾性部材がケース内に収容されて外部から見えなくなるので、突出部分が少なくて全体的にすっきりとしたデザインとすることができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１または２において、前記押圧固定部材の外側面に突起が形成され、前記突起が前記ケースに挟み込まれることをその要旨とする。

従って、請求項５に記載の発明によると、ケースが弾性部材とともに突起を挟み込むことで、配管がケースに対してより強固に保持固定される。

請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれか１項において、前記押圧固定部材は、前記ケースとは別体で設けられていることをその要旨とする。

従って、請求項６に記載の発明によると、ケースとは別の工程を経て作製することができるため、例えばケースと一体的に形成されたものと比較して、押圧に適した複雑な形状等にしやすいという利点がある。また、押圧力をケースのねじ締め力に依存しないので、例えば配管に高温の液体を流したときでも、ケースの熱変形が生じにくくなる。また、熱変形に起因する押圧力の低下といったリスクが解消される。

請求項７に記載の発明は、請求項１，２または４において、前記押圧固定部材は、前記ケースの一部に一体的に形成されていることをその要旨とする。

従って、請求項７に記載の発明によると、例えばケースと別体で形成されたものと比較して、部品点数を減らすことができるとともに、組立工数を減らすことが可能となる。

請求項８に記載の発明は、請求項１乃至７のいずれか１項において、前記弾性部材は、偶数個の前記頂点部分を有する多角形状をなしていることをその要旨とする。

従って、請求項８に記載の発明によると、例えば奇数個の頂点部分を有する多角形状をなすものに比べて、弾性部材自体及びそれに対応した形状の押圧固定部材を形成しやすいものとすることができる。また、対角線上の２方向から押圧力を加えられるので、効果的に押圧力を作用させることができる。

請求項９に記載の発明は、請求項１乃至８のいずれか１項において、前記弾性部材は、前記配管の軸線方向から見たときの外形形状が四角形状または六角形状をなすとともに、前記押圧固定部材は、一対の分割片を組み合わせることによって構成され、前記一対の分割片同士の接合面には、前記弾性部材の前記頂点部分及び前記外周面に接触する複数の押圧面からなる弾性部材保持凹部が形成され、前記複数の押圧面のうち前記弾性部材保持凹部の開口縁に繋がるものは、前記接合面側を向くように傾斜しており、前記一対の分割片により前記弾性部材を挟み込んだときに、前記接合面の延長上に前記配管の中心が位置した状態となることをその要旨とする。

従って、請求項９に記載の発明によると、一対の分割片の弾性部材保持凹部に弾性部材を保持させ、この状態で分割片同士を接合することにより、複数の押圧面が弾性部材の頂点部分を含む外周面に接触する。その結果、弾性部材の頂点部分を含む外周面が弾性部材中心に向けて効率よく確実に押圧され、効果的に押圧力を作用させることができる。また、弾性部材保持凹部の開口付近に位置する押圧面が接合面側を向くように傾斜しているため、弾性部材保持凹部内に四角形状または六角形状をなす弾性部材を容易に保持させることができる。さらに、一対の分割片により弾性部材を挟み込んだときに、接合面の延長上に配管の中心が位置した状態となる構成は、設計しやすいことに加え、弾性部材に対して均等に押圧力を加えやすくなるという利点がある。

請求項１０に記載の発明は、請求項３または５において、前記突起は、前記ケースの端面または前記押圧固定部材の外側面において前記配管を包囲するように突設されたフランジ部であることをその要旨とする。

従って、請求項１０に記載の発明によると、このような形状のフランジ部を押圧固定部材が弾性部材とともに挟み込むことで、配管がケースに対してよりいっそう強固に保持固定される。

請求項１１に記載の発明は、請求項９において、前記押圧固定部材は、一対の分割片を組み合わせることによって略円環状に構成された押圧固定リングであり、前記一対の分割片は、両端部に第１接続部及び第２接続部をそれぞれ有しており、前記第１接続部において、一方の前記分割片に突設された係合爪をもう一方の前記分割片に設けられた係合孔に係合させるとともに、前記第２接続部において、一方の前記分割片を挿通した締結部材をもう一方の前記分割片に螺着させることにより、前記一対の分割片が互いに接続されていることをその要旨とする。

従って、請求項１１に記載の発明によると、一対の分割片により構成された押圧固定リング内に弾性部材を配置した状態で、第２接続部に設けた締結部材を締め付けることにより、弾性部材の中心方向に押圧力を効率よく確実に作用させることができる。

請求項１２に記載の発明は、請求項１乃至１１のいずれか１項において、前記押圧固定部材の外側面に、前記配管の周方向に延びる補強用のリブが突設されていることをその要旨とする。

従って、請求項１２に記載の発明によると、配管の周方向に延びる補強用のリブにより押圧固定部材が補強される。その結果、締結部材で強く締めても押圧固定部材が変形しにくくなり、弾性部材を十分な押圧力で確実に押圧することができる。

請求項１３に記載の発明は、請求項１乃至１２のいずれか１項において、前記押圧固定部材は、前記弾性部材を内包していることをその要旨とする。

従って、請求項１３に記載の発明によると、弾性部材が押圧固定部材に内包されることにより、押圧時に両端面方向への変形が抑制される結果、押圧力のロスが少なくなり、効率よく押圧力を中心方向に与えることができる。

以上詳述したように、請求項１～１３に記載の発明によると、耐薬性や耐熱性に優れるとともにケースに対する配管の保持力に優れたストレート型流量計センサを提供することができる。

本発明を具体化した第１実施形態のストレート型流量計センサを示す斜視図。 第１実施形態のストレート型流量計センサを示す一部分解斜視図。 第１実施形態のストレート型流量計センサを示す一部分解縦断面図。 第１実施形態の変形例のストレート型流量計センサにおける押圧固定リングの第１分割片を示す斜視図。 上記押圧固定リングの第２分割片を示す斜視図。 上記押圧固定リングの第１分割片及び第２分割片を示す斜視図。 上記押圧固定リングの第１分割片及び第２分割片を示す斜視図。 上記押圧固定リングの第１分割片及び第２分割片により弾性部材を挟み込むときの様子を説明するための概略図。 上記押圧固定リングの第１分割片及び第２分割片により弾性部材を挟み込んだときの様子を説明するための概略図。 第２実施形態のストレート型流量計センサを示す分解斜視図。 第２実施形態のストレート型流量計センサを示す分解縦断面図。 第３実施形態のストレート型流量計センサを示す分解斜視図。 第３実施形態のストレート型流量計センサを示す分解横断面図。 第４実施形態のストレート型流量計センサを示す分解斜視図。 第４実施形態のストレート型流量計センサを示す分解横断面図。 （ａ）～（ｄ）は、別の実施形態における一対の分割片を示す概略図。

［第１の実施形態］

以下、本発明をストレート型流量計センサに具体化した第１の実施形態を図１～図９に基づき詳細に説明する。

図１～図３は本実施形態のストレート型流量計センサ１１の斜視図、図２は同じくその一部分解斜視図、図３は同じくその一部分解縦断面図である。

図１～図７等に示されるように、本実施形態のストレート型流量計センサ１１は、ストレート形状の配管１に対して取り付け可能なクランプオン式の超音波流量計センサである。

このストレート型流量計センサ１１が取り付けられるストレート形状の配管１としては特に限定されないが、例えば耐薬品性や耐熱性に優れた樹脂材料によって形成されたチューブが好ましい。具体的にいうと、ここではＰＦＡ等からなる直径数ｍｍ程度のフッ素樹脂製チューブを配管１として用いている。

図３等に示されるように、このストレート型流量計センサ１１は、一対の超音波振動子３３、ケース２０、弾性部材としての四角ゴムブロック２、押圧固定部材としての押圧固定リング４１等を備えている。また、配管１のケース内領域Ｒ２における所定箇所には、振動子収容ボックス３１、一対の超音波振動子３３及び一対のシュー３２によって組み付けられたセンサモジュールが取り付けられている。

一対のシュー３２は、振動子支持体として機能する部材であって、超音波の送受信が可能な超音波振動子３３を有している。一対のシュー３２は、透過型のストレート型流量計センサ１１を構成するために、配管１の外周面においてほぼ対向する位置関係で配置されている。また、一対のシュー３２は、流体が流れるストレートの配管１に対して、超音波を斜めに入射させうる状態で超音波振動子３３を支持しているとともに、配管１の軸線方向にオフセットして配置されている。超音波振動子３３は円板状のセラミックス焼結体からなり、シュー３２に対して接着支持されている。本実施形態では例えば２ＭＨｚの超音波を発生する超音波振動子３３を用いているが、これ以外の周波数を発生するものであっても勿論よい。これらの超音波振動子３３の超音波放射面は、ストレートの配管１の方向に傾いた状態で配置されている。

振動子収容ボックス３１は、矩形箱状の容器であって、一対のシュー３２を自身の内部に収容してそれらを配管１に対する正しい位置に保持固定するための役割を果たしている。振動子収容ボックス３１の内部空間には、配管１を両側から挟み込んで固定した状態の一対のシュー３２が収容されている。その結果、超音波振動子３３が振動子収容ボックス３１及び配管１に対して位置ずれ不能に保持固定されている。

図１～図３に示されるように、ケース２０は振動子収容ボックス３１よりもやや大きい矩形箱状の容器であって、センサモジュールを構成する振動子収容ボックス３１等を収容して保護する外側ケースとしての役割を果たしている。ケース２０の形成材料は特に限定されないが、例えばＰＰＳ等の樹脂が使用される。このケース２０は、ケース本体２１と蓋部２８とによって構成されている。

ケース本体２１は、上面側に開口する矩形箱状であって、その内部に収容空間２２を有している。ケース本体２１は一対の端面２１ａ、２１ｂを備えている。これらの端面２１ａ、２１ｂにおける外側面の中央部には、それぞれ配管挿通部が突設されている。配管挿通部の先端には、正面視で円形状のフランジ部２５（突起）が一体形成されている。ケース本体２１の内外を連通させる挿通孔２３が形成されており、その挿通孔２３には配管１の両端が挿通されている。配管挿通部のフランジ部２５は、挿通された配管１の外周面を包囲している。ケース本体２１の収容空間２２における略中央部には、振動子収容ボックス３１が固定配置されている。ケース本体２１の開口には蓋部２８が配置されるとともに、図示しないねじ等の締結部材を用いてその蓋部２８がケース本体２１に対して固定されている。

図２、図３に示されるように、弾性部材としての四角ゴムブロック２は中心孔３を有しており、配管１におけるケース外領域Ｒ１に外嵌されている。本実施形態の四角ゴムブロック２は、耐薬品性及び耐熱性がある材料、例えば硬質のフッ素ゴムを用いて形成されている。好適なフッ素ゴムとしては、例えばフッ化ビニリデン系（ＦＫＭ）、テトラフルオロエチレン－プロピレン系（ＦＥＰＭ）、テトラフルオロエチレン－パープルオロビニルエーテル系（ＦＦＫＭ）のゴム等を挙げることができる。なお、本実施形態ではＦＫＭ系のゴムを用いて形成された四角ゴムブロック２を用いている。この四角ゴムブロック２は、配管１の軸線方向から見たときの外形形状が多角形状をなしており、本実施形態では一辺の長さが約９ｍｍの正方形状をなしている。また、四角ゴムブロック２の軸線方向の長さは、十分な保持力を付与するために正方形の一辺の長さよりも長く設定され、本実施形態では例えば１０ｍｍ～１５ｍｍ程度に設定されている。四角ゴムブロック２は、配管挿通部の先端にあるフランジ部２５に接触するようにして配置される。この場合、防水性を向上させるために、四角ゴムブロック２とフランジ部２５との間に図示しないＯリングを介在させてもよい。

図１～図３に示されるように、押圧固定部材としての押圧固定リング４１は、略半円状かつ同形状の分割片４２を一対組み合わせて接合することで構成され、全体として略円環状をなしている。これら分割片４２は、耐熱性を有するＰＰＳ等の樹脂材料を用いて形成された樹脂成形品である。押圧固定リング４１同士の接合面には、四角ゴムブロック２を保持するための弾性部材保持凹部４０が形成されている。弾性部材保持凹部４０は、その内側面に４つの押圧面４４を有している。これらの押圧面４４は、四角ゴムブロック２の頂点部分２ｂ及び外周面２ａに接触するようになっている。個々の分割片４２の内側面には、略く字状をした２つの押圧面４４がそれぞれ形成されている。分割片４２は、押圧面４４の両側に第１壁部４３と第２壁部４６とを備えている。また、押圧面４４と第２壁部４６との間には、フランジ部収容溝４５が形成されている。第２壁部４６の内縁部は配管挿通孔の一部を形成しており、フランジ部収容溝４５の部分よりも窄まっている。第１壁部４３の内縁部も配管挿通孔の一部を形成している。

押圧固定リング４１を構成する一対の分割片４２は、四角ゴムブロック２とそれに当接した状態で配置されたフランジ部２５とを挟み込んで位置ずれ不能に固定している。このとき、分割片４２の第１壁部４３が四角ゴムブロック２の一方の端面を覆い、第２壁部４６が四角ゴムブロック２の他方の端面を覆う。即ち、押圧固定リング４１は四角ゴムブロック２を内包した状態で保持する。押圧固定リング４１の中央部に形成される矩形状中心孔の寸法は、四角ゴムブロック２の外形寸法よりも若干小さく、本実施形態では一辺の長さ約８ｍｍの正方形となる。従って、その矩形状中心孔に配置された四角ゴムブロック２の主として頂点部分２ｂが、四角ゴムブロック２の中心に向けて押圧される。これにより配管１がケース２０に固定されている。なお、一対の分割片４２同士は任意の方法により互いに接合されることができ、例えば接着、溶着、かしめ等が採用可能であるほか、ねじ止め等も採用可能である。

ここで、図４～図９に基づいて本実施形態における変形例の押圧固定リング４１について説明する。図４は押圧固定リング４１の第１分割片４２Ａを示す斜視図、図５は同じく第２分割片４２Ｂを示す斜視図である。図６、図７は対向配置した第１分割片４２Ａ及び第２分割片４２Ｂを示す斜視図である。図８、図９は第１分割片４２Ａ及び第２分割片４２Ｂにより四角ゴムブロック２を挟み込む前の状態を示す概略図、四角ゴムブロック２を挟み込んだ状態を示す概略図である。なお、先に挙げて説明した図１～図３の押圧固定リング４１と共通する構成については共通の部材番号を付す代わりに、詳細な説明を省略する。

変形例の押圧固定リング４１は、第１分割片４２Ａと第２分割片４２Ｂとを組み合わせることによって略円環状に構成されている。なお、先に挙げて説明した図１～図３の押圧固定リング４１では、一対の分割片４２の構造は基本的に同じであった。しかし、変形例の第１分割片４２Ａと第２分割片４２Ｂとでは、構造が若干異なっている。第１分割片４２Ａ及び第２分割片４２Ｂは、両端部に第１接続部Ｃ１及び第２接続部Ｃ２をそれぞれ有している。第１分割片４２Ａにおける第１接続部Ｃ１の側には係合突片５１が形成され、その係合突片５１には矩形状の係合孔５２が設けられている。第１分割片４２Ａにおける第２接続部Ｃ２の側には、ボルト挿通孔４７が形成されている。一方、第２分割片４２Ｂにおける第１接続部Ｃ１の側には、第１分割片４２Ａが有する係合孔５２に係合可能な係合爪５３が突設されている。第２分割片４２Ｂにおける第２接続部Ｃ２の側には、ボルト挿通孔４７が形成されている。

第１分割片４２Ａ及び第２分割片４２Ｂの外側面には、配管１の周方向に延びるように、第１接続部Ｃ１から第２接続部Ｃ２にわたって補強用のリブ５４が突設されている。補強用のリブ５４の本数は特に限定されず任意であるが、複数本であることが好ましく、本実施形態ではそれぞれ３本突設されている。

このように構成された変形例の押圧固定リング４１は、次のようにしてケース２０に取り付けられる。まず、第１分割片４２Ａと第２分割片４２Ｂとを分離させるとともに、押圧面４４が形成された内面側を対向させた状態で配置する（図８参照）。その際、第１分割片４２Ａと第２分割片４２Ｂとの間に、あらかじめ四角ゴムブロック２が外嵌された配管１を配置する。このとき、ケース２０側に設けられたフランジ部２５に対して、四角ゴムブロック２の一方の端面を接触させる。また、四角ゴムブロック２の外周面２ａを、第１分割片４２Ａ側の押圧面４４、第２分割片４２Ｂ側の押圧面４４がある位置に対応させて配置する。加えて、四角ゴムブロック２の頂点部分２ｂを、第１分割片４２Ａ側において押圧面４４同士が交差する部分、第２分割片４２Ｂ側において押圧面４４同士が交差する部分の位置に対応させて配置する。

そして、第２分割片４２Ｂに突設された係合爪５３を第１分割片４２Ａに設けられた係合孔５２に係合させるとともに、ボルト等の締結部材５７を両方のボルト挿通孔４７に挿通させて締め付ける（図９参照）。これにより、第１分割片４２Ａと第２分割片４２Ｂとが互いに接続され、その間に配置された四角ゴムブロック２が両部材によって挟み込まれて押圧される。すると、配管１に密接する四角ゴムブロック２を介して保持力が配管１の外周面に作用する結果、配管１がケース２０に保持固定される。四角ゴムブロック２は配管１の軸線方向から見たときの外形形状が正方形状をなしている。変形例の押圧固定リング４１は、そのような正方形状の四角ゴムブロック２の頂点部分２ｂを含む外周面２ａを中心に向けて押圧する。それゆえ、変形例の押圧固定リング４１からの押圧力が効率よく四角ゴムブロック２に作用して四角ゴムブロック２を圧縮する。この圧縮作用により、十分な保持力をもって配管１がケース２０に強固に保持固定される。この変形例においては、具体的にいうと配管１を軸線方向に１０ｋｇｆの力で押してもずれない程度の十分な保持力が得られる。

従って、本実施形態によれば以下の効果を得ることができる。

（１）本実施形態のストレート型流量計センサ１１によれば、上述したように押圧固定リング４１からの押圧力が効率よく四角ゴムブロック２に作用して四角ゴムブロック２を圧縮する。つまり、四角ゴムブロック２の中心孔３を縮径させる。この圧縮作用により、十分な保持力をもって配管１がケース２０に強固に保持固定される。よって、配管１の軸線方向への位置ずれを防止することができるとともに、ケース２０と配管１との間に隙間が生じにくくなり、そこからの水等の浸入も防止することができる。このため、防水性が向上する。なお、接液部がＰＦＡ等のフッ素樹脂からなるストレートなチューブで形成されているため、耐薬品性や耐熱性にも優れている。

（２）本実施形態のストレート型流量計センサ１１では、四角ゴムブロック２が配管１におけるケース外領域Ｒ１に外嵌され、そこに押圧固定リング４１が取り付けられている。この構成によると、四角ゴムブロック２をケース２０内に内蔵しなくてもよくなるので、ケース２０自体を小型化することができる。

（３）本実施形態のストレート型流量計センサ１１では、ケース２０の端面２１ａ、２１ｂに突起であるフランジ部２５が形成され、四角ゴムブロック２とフランジ部２５が押圧固定リング４１に挟み込まれている。従って、配管１がケース２０に対してより強固に保持固定される。

（４）本実施形態のストレート型流量計センサ１１では、押圧固定リング４１がケース２０とは別体で設けられているので、ケース２０とは別の工程を経て作製することができる。このため、例えばケース２０と一体的に形成されたものと比較して、押圧に適した複雑な形状等にしやすいという利点がある（図４～図９に示す変形例を参照）。また、四角ゴムブロック２を保持固定するための押圧力をケース２０に依存しなくてもよくなる。つまり、締結部材を用いてケース本体２１に蓋部２８を固定するときのねじ締め力の一部を上記押圧力として利用しなくてもよくなる。よって、例えば配管１に高温の液体を流したときでも、ケース２０が熱変形しにくくなり、またそれに起因する押圧力の低下といったリスクが解消される。

（５）本実施形態のストレート型流量計センサ１１では、弾性部材として、４個の頂点部分２ｂを有する正面視正方形状の四角ゴムブロック２を用いている。従って、例えば奇数個の頂点部分２ｂを有する正面視多角形状のゴムブロックに比べて、弾性部材自体及びそれに対応した形状の押圧固定リング４１を形成しやすいものとすることができる。また、対角線上の２方向から弾性部材中心に向かって押圧力を加えられるので、配管１等に対して効果的に押圧力を作用させることができる。

（６）本実施形態のストレート型流量計センサ１１における押圧固定リング４１は、一対の同形状の分割片４２、あるいは第１分割片４２Ａと第２分割片４２Ｂとを組み合わせることによって略円環状に構成されている。特に変形例の押圧固定リング４１では、第２分割片４２Ｂに係合爪５３が突設され、第１分割片４２Ａに係合孔５２に設けられており、係合爪５３が係合孔５２に係合する。そして、締結部材を用いて第１分割片４２Ａと第２分割片４２Ｂとが互いに接続される。従って、押圧固定リング４１内に四角ゴムブロック２を配置した状態で締結部材を締め付けることにより、四角ゴムブロック２の中心方向に押圧力を効率よく確実に作用させることができる。また、押圧固定リング４１の外側面に配管１の周方向に延びる補強用のリブ５４が突設されているので、押圧固定リング４１が補強されている。その結果、四角ゴムブロック２で強く締めても押圧固定リング４１が変形しにくくなる。よって、四角ゴムブロック２を十分な押圧力で確実に押圧することができ、ひいては配管１の軸線方向への位置ずれをより確実に防止することができる。

（７）本実施形態のストレート型流量計センサ１１における押圧固定リング４１は、略円環状をなしており、内側面が四角ゴムブロック２の頂点部分２ｂ及び外周面２ａに接触する４つの押圧面４４からなる。従って、４つの押圧面４４が四角ゴムブロック２における４つの頂点部分２ｂ及び外周面２ａにそれぞれ接触する。この接触により、四角ゴムブロック２の頂点部分２ｂを含む外周面２ａが弾性部材中心に向けて効率よく確実に押圧される。また、押圧固定リング４１は、四角ゴムブロック２を内包している。即ち、第１壁部４３が四角ゴムブロック２の一方の端面に当接して覆うとともに、第２壁部４６が四角ゴムブロック２の他方の端面に当接して覆っている。これにより、押圧固定リング４１に押圧された時に、四角ゴムブロック２の両端面方向への変形が抑制される。その結果、押圧力のロスが少なくなり、効率よく押圧力を四角ゴムブロック２の中心方向に与えることができる。

［第２の実施形態］

以下、第２の実施形態のストレート型流量計センサ１１Ａを図１０、図１１に基づき詳細に説明する。図１０はこのストレート型流量計センサ１１Ａを示す分解斜視図、図１１は同じくその分解縦断面図である。ここでは、第１の実施形態と同じ構成については共通の部材番号を付し、詳細な説明を省略する。

本実施形態のストレート型流量計センサ１１Ａは、ケース２０、弾性部材としての四角ゴムブロック２、押圧固定部材としての押圧固定リング４１等を備えている。また、配管１のケース内領域Ｒ２における所定箇所には、振動子収容ボックス、一対の超音波振動子及び一対のシューによって組み付けられたセンサモジュールが取り付けられているが、ここでは図示を省略している。

このストレート型流量計センサ１１Ａでは、四角ゴムブロック２が配管１におけるケース内領域Ｒ２の離間した２箇所に外嵌されている。この点が第１の実施形態と異なっている。また、押圧固定リング４１は、同形状をした一対の分割片４２Ｃによって構成されている。これらの分割片４２Ｃの内側面には、略く字状をした２つの押圧面４４がそれぞれ形成されている。分割片４２Ｃは、押圧面４４の両側に第１壁部７４と第２壁部７２とを備えている。また、第１壁部７２の外側面には配管挿通部７３が設けられ、その配管挿通部７３の先端には突起であるフランジ部７１が形成されている。つまり本実施形態では、フランジ部７１がケース２０側にではなく、押圧固定リング４１側に一体形成されている点が第１の実施形態と異なっている。

また、このストレート型流量計センサ１１Ａにおけるケース２０は、同じ構造を有する上側ケース部材６１と下側ケース部材６２とによって構成されている。上側ケース部材６１は、その両側に端面６１ａ、６１ｂを備えている。それら端面６１ａ、６１ｂの中央部は半円状に切り欠かれており、そこには配管挿通孔の一部をなす凹部６４が形成されている。この凹部６４の外側にはフランジ部保持溝６３が形成されている。凹部６４はフランジ部保持溝６３の部分よりも窄まっている。また、上側ケース部材６１の内面において各々の端面６１ａ、６１ｂの近傍位置には、押圧固定リング４１の外周面に接触して押圧力を与える押圧凹部６５が形成されている。この押圧凹部６５の内面は円弧状凹面となっている。下側ケース部材６２は、その両側に端面６２ａ、６２ｂを備えている。そして下側ケース部材６２も、上側ケース部材６１と同様の構成（凹部６４、フランジ部保持溝６３、押圧凹部６５）を備えている。

このストレート型流量計センサ１１Ａは、以下のような手順で組み立てられる。まず、四角ゴムブロック２を配管１におけるケース内領域Ｒ２の離間した２箇所に外嵌させる。次に、各々の四角ゴムブロック２を一対の分割片４２Ｃによって上下方向から挟み込む。そして、さらにこれを上側ケース部材６１と下側ケース部材６２との間に配置し、両者によって挟み込む。このとき、上側ケース部材６１の押圧凹部６５に一方の分割片４２Ｃの外周面が接触し、下側ケース部材６２の押圧凹部６５に他方の分割片４２Ｃの外周面が接触する。また、これら分割片４２Ｃの有するフランジ部７１は、フランジ部保持溝６３に係合するように配置される。そして、上側ケース部材６１と下側ケース部材６２とが図示しない締結部材を用いて互いに締め付け固定される。

上記構成のストレート型流量計センサ１１Ａの場合、上側ケース部材６１と下側ケース部材６２とを固定するための締め付け力が、押圧凹部６５を介して一対の分割片４２Ｃを閉じるための力として作用する。その結果、一対の分割片４２Ｃ間に配置された四角ゴムブロック２が両部材によって挟み込まれて押圧される。従って、耐薬性や耐熱性に優れるとともに、ケース２０に対する配管１の保持力に優れるため配管１の軸線方向への位置ずれを確実に防止することができるストレート型流量計センサ１１Ａを得ることができる。また、この構成であると、四角ゴムブロック２及び分割片４２Ｃがケース２０内に収容されて外部から見えなくなる。ゆえに、突出部分が少なくて全体的にすっきりとしたデザインとすることができる。また、ケース２０を構成する上側ケース部材６１と下側ケース部材６２の間には、押圧固定リング４１の外側面に突設されたフランジ部７１も挟み込まれる。従って、配管１がケース２０に対してより強固に保持固定される。

［第３の実施形態］

以下、第３の実施形態のストレート型流量計センサ１１Ｂを図１２、図１３に基づき詳細に説明する。図１２はこのストレート型流量計センサ１１Ｂを示す分解斜視図、図１３は同じくその分解横断面図である。ここでは、第１、第２の実施形態と同じ構成については共通の部材番号を付し、詳細な説明を省略する。

本実施形態のストレート型流量計センサ１１Ｂは、ケース２０（上側ケース部材６１及び下側ケース部材６２）、弾性部材としての四角ゴムブロック２、押圧固定部材８１等を備えている。また、配管１のケース内領域Ｒ２における所定箇所には、振動子収容ボックス、一対の超音波振動子及び一対のシューによって組み付けられたセンサモジュールが取り付けられているが、ここでは図示を省略している。

このストレート型流量計センサ１１Ｂでは、上側ケース部材６１及び下側ケース部材６２の構造が同一ではない点で、第２実施形態のものとは異なっている。上側ケース部材６１は、その両側に端面６１ａ、６１ｂを備えている。それら端面６１ａ、６１ｂの中央部は半円状に切り欠かれており、そこには配管挿通孔の一部をなす凹部７７が形成されている。下側ケース部材６２は、その両側に端面６２ａ、６２ｂを備えている。それら端面６２ａ、６２ｂの中央部は半円状に切り欠かれており、そこには配管挿通孔の一部をなす凹部７７が形成されている。ただし、この下側ケース部材６２の内面側には、押圧固定部材としての押圧固定部７８が一体形成されている。つまり、本実施形態のストレート型流量計センサ１１Ｂは、ケース２０と別体で形成された押圧固定部材と、ケース２０と一体的に形成された押圧固定部材とをそれぞれ備えたものとなっている。これら押圧固定部７８は下側ケース部材６２の両端に配置され、そこには凹部７７、押圧面４４及び凹部７９が形成されている。また、押圧面４４を挟んでその両側にはボルト挿通孔７５が形成されている。

ケース２０と別体で形成された本実施形態の押圧固定部材８１は、第２実施形態にて示した分割片４２Ｃに類する形状のものであって、その内側面には略く字状をした２つの押圧面４４が形成されている。分割片４２Ｃは一対の板状部８３を有しており、それら板状部８３にはそれぞれボルト挿通孔８４が形成されている。

このストレート型流量計センサ１１Ｂは、以下のような手順で組み立てられる。まず、四角ゴムブロック２を配管１におけるケース内領域Ｒ２の離間した２箇所に外嵌させる。次に、各々の四角ゴムブロック２を、下側ケース部材６２の押圧固定部７８に嵌め込むようにしてセットする。この状態で四角ゴムブロック２に押圧固定部材８１を被せるとともに、ボルト挿通孔７５、８４にボルトを挿通させて締め付ける。これにより四角ゴムブロック２が上下方向から挟み込まれて固定される。その後、上側ケース部材６１に下側ケース部材６２を被せて互いに固定する。

そして、上記構成のストレート型流量計センサ１１Ｂであっても、耐薬性や耐熱性に優れるとともに、ケース２０に対する配管１の保持力に優れるため配管１の軸線方向への位置ずれを確実に防止することができるストレート型流量計センサ１１Ｂを得ることができる。また、押圧固定部７８がケース２０の一部に一体的に形成されているため、ケース２０と別体で形成されたものと比較して、部品点数を減らすことができる。また、組立工数を減らすことが可能となる。

［第４の実施形態］

以下、第４の実施形態のストレート型流量計センサ１１Ｃを図１４、図１５に基づき詳細に説明する。図１４はこのストレート型流量計センサ１１Ｃを示す分解斜視図、図１５は同じくその分解横断面図である。ここでは、第１～第３の実施形態と同じ構成については共通の部材番号を付し、詳細な説明を省略する。

本実施形態のストレート型流量計センサ１１Ｃは、ケース２０（上側ケース部材６１及び下側ケース部材６２）、弾性部材としての四角ゴムブロック２を備えている。また、このストレート型流量計センサ１１Ｃは、別体で形成された押圧固定部材８１を全く備えておらず押圧固定部７８のみを備えている点で、第３の実施形態のものとは異なっている。また、配管１のケース内領域Ｒ２における所定箇所には、振動子収容ボックス、一対の超音波振動子及び一対のシューによって組み付けられたセンサモジュールが取り付けられているが、ここでは図示を省略している。

本実施形態のケース２０を構成する下側ケース部材６２は、ボルト挿通孔７５がないことを除き、基本的に第３実施形態の下側ケース部材６２と同一の構造を備えている。また、上側ケース部材６１もこの下側ケース部材６２と同じ構造を備えている。つまり、本実施形態の上側ケース部材６１及び下側ケース部材６２には、それぞれ押圧固定部７８が一体形成されている。

このストレート型流量計センサ１１Ｃは、以下のような手順で組み立てられる。まず、四角ゴムブロック２を配管１におけるケース内領域Ｒ２の離間した２箇所に外嵌させる。次に、各々の四角ゴムブロック２を、下側ケース部材６２及び上側ケース部材６１の押圧固定部７８にそれぞれ嵌め込むようにしてセットする。この状態で、下側ケース部材６２及び上側ケース部材６１を締結部材で締め付けて固定する。これにより四角ゴムブロック２が上下方向から挟み込まれて固定される。

そして、上記構成のストレート型流量計センサ１１Ｃであっても、耐薬性や耐熱性に優れるとともに、ケース２０に対する配管１の保持力に優れるため配管１の軸線方向への位置ずれを確実に防止することができるストレート型流量計センサ１１Ｃを得ることができる。また、押圧固定部７８がケース２０の一部に一体的に形成されているため、ケース２０と別体で形成されたものと比較して、部品点数を減らすことができる。また、組立工数を減らすことが可能となる。

なお、本発明の実施の形態は以下のように変更してもよい。

・上記実施形態では、正面視で正方形状の四角ゴムブロック２を弾性部材として用いたが、これに限定されない。例えば、偶数個の頂点部分２ｂを有する多角形状をなすものとして、例えば正面視で六角形状のゴムブロックや、八角形状のゴムブロックなどを用いても勿論よい。

図１６（ａ）～（ｄ）には、別の実施形態の押圧固定部材４１が例示されている。図１６（ａ）の押圧固定部材４１は、一対の分割片４２Ｄを組み合わせることによって構成されている。一対の分割片４２Ｄ同士の接合面には、弾性部材保持凹部４０が形成されている。弾性部材保持凹部４０は、弾性部材である四角ゴムブロック２を保持するためのものであって、断面長方形状を呈している。この弾性部材保持凹部４０は、四角ゴムブロック２の頂点部分２ｂ及び外周面２ａに接触する３つの押圧面４４からなる。３つある押圧面４４のうち弾性部材保持凹部４０の開口縁に繋がる２つの押圧面４４は、接合面側を向くように傾斜しておらず、接合面に対して垂直になっている。従って、弾性部材保持凹部４０よりも若干大きいサイズの四角ゴムブロック２を用いた場合には、弾性部材保持凹部４０内に四角ゴムブロック２を配置しにくいものとなる。

これに対し、図１６（ｂ）の押圧固定部材４１では、一対の分割片４２Ｅ同士の接合面に形成された弾性部材保持凹部４０は、四角ゴムブロック２の保持用であって断面二等辺三角形状を呈している。この弾性部材保持凹部４０は、四角ゴムブロック２の頂点部分２ｂ及び外周面２ａに接触する２つの押圧面４４からなる。これら２つの押圧面４４は、弾性部材保持凹部４０の開口縁に繋がっており、接合面側を向くように４５°傾斜している。従って、弾性部材保持凹部４０よりも若干大きいサイズの四角ゴムブロック２を用いた場合でも、弾性部材保持凹部４０内に四角ゴムブロック２を配置しやすいものとなる。また、四角ゴムブロック２の頂点部分２ｂを含む外周面２ａが弾性部材中心に向けて効率よく確実に押圧され、効果的に押圧力が作用する。なお、一対の分割片４２Ｅを用いた場合、四角ゴムブロック２の主として頂点部分２ｂが、四角ゴムブロック２の中心に向けて押圧される。

また、図１６（ｃ）の押圧固定部材４１は、一対の分割片４２Ｆを組み合わせることによって構成されている。一対の分割片４２Ｆ同士の接合面には、弾性部材保持凹部４０が形成されている。弾性部材保持凹部４０は、弾性部材である六角ゴムブロック９２を保持するためのものであって、五角形状を呈している。この弾性部材保持凹部４０は、六角ゴムブロック９２の頂点部分２ｂ及び外周面２ａに接触する３つの押圧面４４からなる。４つある押圧面４４のうち弾性部材保持凹部４０の開口縁に繋がる２つの押圧面４４は、接合面側を向くように傾斜しておらず、接合面に対して垂直になっている。従って、弾性部材保持凹部４０よりも若干大きいサイズの六角ゴムブロック９２を用いた場合には、弾性部材保持凹部４０内に六角ゴムブロック９２を配置しにくいものとなる。

これに対し、図１６（ｄ）の押圧固定部材４１では、一対の分割片４２Ｇ同士の接合面に形成された弾性部材保持凹部４０は、六角ゴムブロック９２の保持用であって断面台形状を呈している。この弾性部材保持凹部４０は、六角ゴムブロック９２の頂点部分２ｂ及び外周面２ａに接触する３つの押圧面４４からなる。これら３つの押圧面４４のうちの２つは、弾性部材保持凹部４０の開口縁に繋がっており、接合面側を向くように３０°傾斜している。従って、弾性部材保持凹部４０よりも若干大きいサイズの六角ゴムブロック９２を用いた場合でも、弾性部材保持凹部４０内に六角ゴムブロック９２を配置しやすいものとなる。また、六角ゴムブロック９２の頂点部分２ｂを含む外周面２ａが弾性部材中心に向けて効率よく確実に押圧され、効果的に押圧力が作用する。なお、一対の分割片４２Ｇを用いた場合、六角ゴムブロック９２の主として外周面２ａが、六角ゴムブロック９２の中心に向けて押圧される。

・上記実施形態では、押圧固定リング４１は２分割された分割片４２を組み合わせることによって略円環状に構成されていたが、これに限定されない。例えば、３分割された分割片４２を組み合わせることによって、略円環状の押圧固定リング４１を構成してもよい。

１…配管

２…弾性部材としての四角ゴムブロック

２ａ…弾性部材の外周面

２ｂ…弾性部材の頂点部分

１１、１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ…ストレート型流量計センサ

２０…ケース

２１ａ、２１ｂ…ケースの端面

２５、７１…突起としてのフランジ部

３３…超音波振動子

４０…弾性部材保持凹部

４１…押圧固定部材としての押圧固定リング

４２、４２Ｃ、４２Ｄ、４２Ｅ、４２Ｆ、４２Ｇ、…分割片

４２Ａ…第１分割片

４２Ｂ…第２分割片

４４…押圧面

５２…係合孔

５３…係合爪

５４…補強用のリブ

５７…締結部材としてのボルト

８１…押圧固定部材としての押圧固定部

Ｃ１…第１接続部

Ｃ２…第２接続部

Ｒ１…ケース外領域

Ｒ２…ケース内領域

Claims (13)

1. 
   流体が流れるストレートかつフッ素樹脂製の配管の軸線方向にオフセットして配置され、超音波の送受信が可能な一対の超音波振動子と、
   
   前記一対の超音波振動子を収容して位置決め固定するケースと
   
   を備えるストレート型流量計センサであって、
   
   前記配管に外嵌され、前記配管の軸線方向から見たときの外形形状が多角形状をなす弾性部材と、
   
   前記弾性部材を挟み込んで前記弾性部材の頂点部分を含む外周面を弾性部材中心に向けて押圧することにより、前記配管を前記ケースに固定する押圧固定部材と
   
   を備えることを特徴とするストレート型流量計センサ。
   
2. 
   前記弾性部材は、前記配管におけるケース外領域に外嵌されていることを特徴とする請求項１に記載のストレート型流量計センサ。
   
3. 
   前記ケースの端面に突起が形成され、前記弾性部材と前記突起とが、前記押圧固定部材に挟み込まれることを特徴とする請求項２に記載のストレート型流量計センサ。
   
4. 
   前記弾性部材は、前記配管におけるケース内領域に外嵌されていることを特徴とする請求項１に記載のストレート型流量計センサ。
   
5. 
   前記押圧固定部材の外側面に突起が形成され、前記突起が前記ケースに挟み込まれることを特徴とする請求項２または４に記載のストレート型流量計センサ。
   
6. 
   前記押圧固定部材は、前記ケースとは別体で設けられていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のストレート型流量計センサ。
   
7. 
   前記押圧固定部材は、前記ケースの一部に一体的に形成されていることを特徴とする請求項１，２または４に記載のストレート型流量計センサ。
   
8. 
   前記弾性部材は、偶数個の前記頂点部分を有する多角形状をなしていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のストレート型流量計センサ。
   
9. 
   前記弾性部材は、前記配管の軸線方向から見たときの外形形状が四角形状または六角形状をなすとともに、
   
   前記押圧固定部材は、一対の分割片を組み合わせることによって構成され、前記一対の分割片同士の接合面には、前記弾性部材の前記頂点部分及び前記外周面に接触する複数の押圧面からなる弾性部材保持凹部が形成され、前記複数の押圧面のうち前記弾性部材保持凹部の開口縁に繋がるものは、前記接合面側を向くように傾斜しており、
   
   前記一対の分割片により前記弾性部材を挟み込んだときに、前記接合面の延長上に前記配管の中心が位置した状態となる
   
   ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のストレート型流量計センサ。
   
10. 
    前記突起は、前記ケースの端面または前記押圧固定部材の外側面において前記配管を包囲するように突設されたフランジ部であることを特徴とする請求項３または５に記載のストレート型流量計センサ。
    
11. 
    前記押圧固定部材は、一対の分割片を組み合わせることによって略円環状に構成された押圧固定リングであり、
    
    前記一対の分割片は、両端部に第１接続部及び第２接続部をそれぞれ有しており、
    
    前記第１接続部において、一方の前記分割片に突設された係合爪をもう一方の前記分割片に設けられた係合孔に係合させるとともに、前記第２接続部において、一方の前記分割片を挿通した締結部材をもう一方の前記分割片に螺着させることにより、前記一対の分割片が互いに接続されている
    
    ことを特徴とする請求項９に記載のストレート型流量計センサ。
    
12. 
    前記押圧固定部材の外側面に、前記配管の周方向に延びる補強用のリブが突設されていることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のストレート型流量計センサ。
    
13. 
    前記押圧固定部材は、前記弾性部材を内包していることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載のストレート型流量計センサ。

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