专利名称：超声波流量计的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种利用超声波计量家用煤气流量的流量计。
技术背景
以往的超声波流量计如图5所示，包括壳体101 ；流路102 ；—对超声波传感器 103，其配置在流路102中；传播时间计量部件104，其计量超声波在一对超声波传感器103 之间的传播时间；流量计算部件105，其根据上述传播时间进行运算而计算流量。并且，流路102设在壳体101中，通过将壳体101的供被计量流体流动的内部和壳体101的外部分隔开，作为被计量流体的煤气不会泄漏到流量计外。
专利文献1 日本特开2005-172658号公报
但是，上述以往的超声波流量计由于将壳体101的内部和外部分隔开，因此需要保持密闭地将超声波传感器103的信号线107引入到壳体101的内部。为此，采用封闭构件 (hermetic seal) 106等这样复杂的结构，结果有制造成本增高且制造本身繁杂化的倾向。
另外，也公知利用管状的流路连接壳体的从流体入口到出口的部分而防止流体泄漏到外部的结构，但由于该结构的零件件数增多，所以连接位置的密封部也增加。因此，有制造成本增加且制造本身繁杂化的倾向。
另外，也公知将超声波传感器安装于壳体本身的结构，但是一旦组装了传感器，就无法将壳体和传感器分离。因此，该结构的使用性比其他结构差。发明内容
本发明解决上述以往的问题，目的在于提供一种无需封闭构件等复杂的结构，能够廉价且容易地实现超声波流量计的超声波流量计。
为了解决上述以往的问题，本发明的超声波流量计包括流路主体，其具备流路和开口部，该流路具有被测量流体的入口和出口，该开口部形成在上述流路的入口与出口之间；计量单元，其由计量流路、壁和一对超声波传感器构成，该计量流路自上述开口部插入在上述流路中，连通上述入口和出口，该壁配置在上述计量流路的侧面，覆盖上述开口部， 该一对超声波传感器安装在上述壁上，发出超声波信号；流量计算部件，其计量超声波信号在上述超声波传感器之间的传播时间，并计算流量，该超声波流量计利用上述壁和上述开口部的外周部进行密封。
根据上述结构，由于形成为在流路主体的开口部插入具有超声波传感器的计量单元的结构，因此能够利用流路主体的开口部和计量单元的壁获得密封构造，并且通过使上述开口部和上述壁接合而形成为被计量流体不会泄漏的结构。
本发明的上述目的、其他目的、特征和优点可以参照附图，根据以下的对优选实施方式的详细说明而清楚得知。
如上所述，采用本发明，起到如下效果，即，能够获得无需封闭构件等复杂的结构、 可以廉价且容易地实现超声波流量计的超声波流量计。
图1是表示本发明的实施方式1中的超声波流量计的结构例的概略剖视图。图2是表示图1所示的超声波流量计的外观结构例的立体图。图3的(a)是表示图2所示的超声波流量计中从箭头方向A看去的主要部分结构例的概略剖视图，(b)是图2所示的超声波流量计中从箭头方向B看去的主要部分结构例， 是相当干(a)所示的超声波流量计的C-C箭头方向剖视图的概略剖视图。图4的(a)是表示本发明的实施方式2中的超声波流量计的结构例的概略剖视图，(b)是(a)所示的超声波流量计的D-D箭头方向剖视图。图5是表示以往的超声波流量计的结构例的概略剖视图。附图标记说明1、流路主体；la、入口 ；lb、出口 ；lc、开ロ部；2、计量流路；2a、分隔构件；3、超声波传感器；5、流量计算部件；6、壁；8、流路；10、16、超声波流量计；11、计量单元；15、缓冲部。
具体实施例方式本发明的超声波流量计包括流路主体，其包括流路和开ロ部，该流路具备被测量流体的入口和出口，该开ロ部形成在上述流路的入口和出口之间；计量単元，其由计量流路、壁和ー对超声波传感器构成，该计量流路自上述开ロ部插入在上述流路中，连通上述入口和出口，该壁配置在上述计量流路的侧面，覆盖上述开ロ部，该ー对超声波传感器安装在上述壁上，发出超声波信号；流量计算部件，其计量超声波信号在上述超声波传感器之间的传播时间，计算流量，该超声波流量计利用上述壁和上述开ロ部的外周部进行密封。在该结构中，由于将具有超声波传感器的计量单元插入在流路主体的开ロ部中，所以能够使流路主体的开ロ部和计量单元的壁形成密封构造且彼此接合。因此，能够防止被计量流体泄漏， 所以被測量流体虽然在流路中流动但能够避免被測量流体流出到流路主体外。另外，由于安装超声波传感器作为计量単元，因此超声波传感器能够安装在流路主体中或自流路主体卸下，容易进行维护，能够实现使用方便的超声波流量计。在上述结构的超声波流量计中，由于将上述计量流路的流路截面形成为矩形形状，因此能够使流速稳定，提高测量精度。另外，通过将流路截面形成为矩形形状，能够将形成測量流路的一部分的壁构成为平板，可用简易的方法进行密封。在上述结构的超声波流量计中，上述一对超声波传感器为如下结构较好，S卩，配置在上述壁的同一面上，自ー个超声波传感器发出的超声波信号在流路的与该超声波传感器相面对的内壁上至少反射1次而被另一个超声波传感器接收。由此，通过将超声波传感器配置在ー侧，能够容易地进行流路的开ロ部与计量流路的壁间的密封。在上述结构的超声波流量计中，上述流路为如下结构较好，S卩，形成为U字形，在上述入口与上述计量流路之间设有缓冲部，该缓冲部具有比该计量流路的截面积大的截面积。由此，能够在利用缓冲部降低了自入口流入的被计量流体的流速后，向计量流路导入该被计量流体，因此能够顺利地将煤气的流动方向转换为与原流动方向成直角的方向。在上述结构的超声波流量计中，上述计量流路为如下结构较好，S卩，利用平板状的分隔构件沿流体的流动方向分隔成多个计量流路，上述分隔构件以与自超声波传感器发出的超声波信号的辐射方向平行的方式配置。由此，利用分隔构件的整流效果以流体的流动稳定的状态进行计量，从而能够提高測量精度。在上述结构的超声波流量计中，上述分隔构件以与自上述流路的入口流入的被测量流体的流入方向平行的方式配置较好。由此，能够将自入口流入的被測量流体均勻地导入到由分隔构件分隔形成的各流路中，因此各流路中的流速一祥，能够提高測量精度。在上述结构的超声波流量计中，只要比上述流路的截面小地构成上述计量流路的截面，且在上述測量流路与上述流路之间的间隙中构成分隔部即可。以下，參照
本发明的实施方式。另外，本实施方式并不限定本发明。实施方式1接下来，根据图1 图3说明本发明的实施方式1。如图1所示，本实施方式的超声波流量计10 (流量计量装置)具备安装在开ロ部Ic中的计量单元11等，该开ロ部Ic设于流路主体1。流路主体1是供被測量流体流动的配管的一部分，流路主体1的内部是流路8。在流路主体1的侧壁设有开ロ部lc，超声波流量计10能够安装在该开ロ部Ic中。超声波流量计10由划分壁Id划分成流路主体1和收纳有控制电路等的电路室9。 流路主体1具备被测量流体的入口 Ia和出口 lb，此外还具备分隔部le，在插入后述的计量単元11吋，该分隔部Ie用于分隔入口 Ia侧和出口 Ib侧。另外，划分壁Id设有供计量单元11插入的开ロ部lc。如图2所示，在将计量单元11的计量流路2插入到该开ロ部Ic中吋，如图1所示，除去计量流路2的部分不着，流路主体1的入口 Ia和出口 Ib由分隔部Ie分隔开，因此该入口 Ia和出口 Ib仅由该计量流路2连通。此外，如图2所示，在计量单元11上设有小螺钉固定用的凸缘11a。并且，如图3 的(a)、(b)所示，计量单元11以在壁6与划分壁Id之间配置有密封件7的状态利用小螺钉14固定在流路主体1中。由此，即使在开ロ部Ic中插入计量単元11的状态下，该开ロ 部Ic仍是密封的，因此能够防止被測量流体自流路主体1向电路室9泄漏。另外，为了方便说明，在图3的(a)、(b)中，并未对开ロ部Ic标注附图标记。计量单元11包括计量流路2，其供被測量流体通过；壁6，其设在计量流路2的侧面；一对超声波传感器3，其以规定角度配置在壁6上。在将计量単元11安装在开ロ部Ic 中时，计量流路2位于流路主体1的内部(即流路8内)。另外，在计量流路2的侧面设有壁6，且计量流路2位于开ロ部Ic内的状态下，壁6位于开ロ部Ic的外侧且构成为覆盖该开ロ部Ic的那样的形状。计量单元11具有一对超声波传感器3，该超声波传感器3中的ー个位于计量流路 2中的被測量流体的流动方向(图中空心箭头所示)的下游侧，另ー个位于计量流路2中的被測量流体的流动方向的上游侧。并且，该超声波传感器3以能使从ー个超声波传感器 3发出的超声波在计量流路2的内壁反射1次而被另一个超声波传感器3接收的那样的位置关系，配置在计量流路2的同一面上。构成计量単元11的计量流路2、超声波传感器3和壁6等的具体结构没有限定，可以较佳地使用公知的流路管、超声波转换器和板状构件。
另外，一对超声波传感器3与传播时间计量部件4相连接，传播时间计量部件4与流量计算部件5相连接。传播时间计量部件4计量自一个超声波传感器3发出的超声波信号经过在内壁上的反射而被另一个超声波传感器3接收所经过的时间(传播时间)，流量计算部件5根据该传播时间计算被測量流体的流量。传播时间计量部件4和流量计算部件5 设在电路室9内。传播时间计量部件4和流量计算部件5的具体结构没有特別限定。传播时间计量部件4只要是能够计量超声波在超声波传感器3之间的传播时间的公知的电路即可，流量计算部件5只要是能够根据由传播时间计量部件4计量得到的传播时间计算流量的公知的电路即可。另外，如图3的(a)、(b)所示，在本实施方式中，将传播时间计量部件4和流量计算部件5汇集为単一的控制电路12。例如可以形成为将作为传播时间计量部件4和流量计算部件5的各电路安装在ー个基板上而构成的电路基板。此外，传播时间计量部件4和流量计算部件5也可以是控制器的功能结构。也就是说，也可以在控制电路12中安装作为控制器的例如CPU (中央处理器)，该C PU依据存储在未图示的存储器(memory)等存储部中的程序而进行动作。这样，传播时间计量部件4和流量计算部件5构成超声波流量计10中的电路单元或功能単元，因此在本实施方式中，传播时间计量部件4可以改叫做传播方式计量器或传播方式计量部，流量计算部件5可以改叫做流量计算器或流量计算部。另外，超声波传感器3和控制电路12 (严格地说是传播时间计量部件4)在本实施方式中，如图3的(b)所示利用导线相连接，但本发明并不限定于此，也可以利用引脚(lead Pin)等结构与供控制电路12安装的基板等直接连接，或是其他公知的结构。这里，在本实施方式中，如图1和图3的(a)、(b)所示，计量单元11的壁6以覆盖开ロ部Ic的方式构成，且利用壁6和开ロ部Ic的外周部进行密封。详细而言，在划分壁Id 与壁6之间设有密封件7，该密封件7可以较佳地使用公知的简单结构的构件。因此，即使不使用封闭构件等构件，也能容易地实现被測量流体不会泄漏的结构。另外，在本实施方式中，将计量流路2的流路的截面形成为矩形形状，所以能够将壁6构成为平板。因此，能够使壁6和作为开ロ部Ic的外周部的划分壁Id大致紧密接触地重叠。因此，能够用简易的方法密封开ロ部lc。此外，在本实施方式中，由于采用使超声波在计量流路2的内壁反射一次的“V形路径”，所以能够将超声波传感器3配置在同一面上。因此，与夹着流路地彼此相面对配置超声波传感器3的结构相比，能够以更加简易的结构密封开ロ部Ic。另外，在本实施方式中，流路主体1中从入口 Ia到出ロ Ib的流路形成为U字形， 图3的(b)所示，在入口 Ia与计量流路2之间设有缓冲部15。由此，自入口 Ia流入到超声波流量计10中被測量流体在缓冲部15中被降低了流速后，导入到计量流路2中。因此，能够顺利地将被测量流体的流动方向转换为与原流动方向成直角的方向。此外，计量流路2的内部流路如图3的(b)所示，至少一部分由分隔构件加分隔成多个流路。相对于自超声波传感器3发出的超声波信号的辐射方向(发送方向)，该分隔构件加沿与该辐射方向平行的方向配置。通过以上述方式设置分隔构件加，整流被測量流体的流动，因此能够以被测量流体的流动稳定的状态进行计量，提高测量精度。另外，在本实施方式中，例示煤气作为被測量流体，但本发明并不限定于此，其他公知的流体也能较佳地使用本实施方式的超声波流量计10。另外，本实施方式的超声波流量计10具有利用划分壁Id而与电路室9分开的流路主体1，但本发明并不限定于此，只要是至少计量单元11具有壁6那样的凸缘状构件，且当在设于供被測量流体流动的配管的侧壁的开ロ部Ic中安装计量单元11吋，在开ロ部Ic与凸缘状构件(壁6等)之间能够简单地实现密封的结构即可，可以采用公知的任意结构。实施方式2根据图4的(a)、(b)说明本发明的实施方式2。图4的(a)、(b)表示本实施方式中的超声波流量计16 (流量计量装置)，对于与实施方式1相同或相当的部件，标注相同的參照附图标记而省略对其重复说明。另外，在图4的(a)、(b)中，为了方便说明，并未对一部分的部件标注附图标记。如图4的(a)、(b)所示，在超声波流量计16中，基本结构与上述实施方式1的超声波流量计10相同，划分计量流路2的分开构件加以与自入口 Ia流入的被測量流体的流入方向平行的方式配置。采用该结构，能够将自入口 Ia流入的被測量流体大致均勻地导入到由分隔构件 2a划分的各流路中，因此各流路中的被測量流体的流速一祥，能够提高測量精度。对于本领域技术人员来说，能够根据上述说明清楚得知本发明的许多改良、其他实施方式。因而，应将上述说明只解释为例示作用，以将实施本发明的最佳实施方式告知本领域技术人员的目的而提供了上述说明。能够不脱离本发明的思想地对其详细的构造和/ 或功能进行实质性的改变。产业上的可利用性如上所述，本发明的超声波流量计能够利用简单的结构容易地实现被測量流体不会自计量部向壳体外部泄漏的结构，也能提高维护性，因此能够广泛使用在计量各种流体的超声波流量计等超声波计量装置中。
权利要求
1.一种超声波流量计，其特征在于，该超声波流量计包括流路主体，其具备流路和开口部，该流路具有被测量流体的入口和出口，该开口部形成在上述流路的入口与出口之间；计量单元，其由计量流路、壁和一对超声波传感器构成，该计量流路自上述开口部插入在上述流路中，连通上述入口和出口，该壁配置在上述计量流路的侧面，覆盖上述开口部， 该一对超声波传感器安装在上述壁上，发出超声波信号；流量计算部件，其计量超声波信号在上述超声波传感器之间的传播时间，并计算流量，该超声波流量计利用上述壁和上述开口部的外周部进行密封。
2.根据权利要求1所述的超声波流量计，其特征在于，上述计量流路的流路截面为矩形形状。
3.根据权利要求2所述的超声波流量计，其特征在于，上述一对超声波传感器配置在上述壁的同一面上，自一个超声波传感器发出的超声波信号在流路的与上述超声波传感器相面对的内壁至少反射1次而被另一个超声波传感器接收。
4.根据权利要求3所述的超声波流量计，其特征在于，上述流路形成为U字形，在上述入口与上述计量流路之间设有缓冲部，该缓冲部具有比该计量流路的截面积大的截面积。
5.根据权利要求4所述的超声波流量计，其特征在于，上述计量流路利用平板状的分隔构件沿流体的流动方向划分为多个计量流路，上述分隔构件以与自上述超声波传感器发出的超声波信号的辐射方向平行的方式配置。
6.根据权利要求5所述的超声波流量计，其特征在于，上述分隔构件以与自上述流路的入口流入的被测量流体的流入方向平行的方式配置。
7.根据权利要求1 5中任意一项所述的超声波流量计，其特征在于，比上述流路的截面小地构成上述计量流路的截面，在上述计量流路与上述流路之间的间隙中构成有分隔部。
全文摘要
本发明提供一种超声波流量计。在本发明的超声波流量计中无需封闭构件等复杂的结构，能够廉价且容易地实现超声波流量计。代表性的超声波流量计(10)包括流路主体(1)；计量流路(2)，其配置在流路主体(1)内；一对超声波传感器(3)；壁(6)，其形成计量流路(2)，配置有超声波传感器(3)；传播时间计量部件(4)，其计量超声波在超声波传感器(3)之间的传播时间；流量计算部件(5)，其根据传播时间进行运算而计算流量，该超声波流量计(10)为了防止被测量流体泄漏，在流路主体与壁(6)之间设有密封件(7)。
文档编号G01F1/66GK102549395SQ20108004383
公开日2012年7月4日 申请日期2010年9月30日 优先权日2009年10月1日
发明者中林裕治, 佐藤真人, 藤井裕史 申请人:松下电器产业株式会社