JP4107929B2 - 超音波センサの取付構造 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波センサの取付構造に関し、特に超音波流量計に組み付けられる超音波センサの取付構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１２には、従来の超音波センサの取付構造が示されている。同図に示すように、超音波センサ１は、前面に超音波の送受信面１Ａを備えかつ側方にフランジ２を張り出してなる。一方、相手部材９からは、前面プレート３が起立している。そして、前面プレート３に形成したセンサ孔３Ａに超音波センサ１の本体を挿入してフランジ２をセンサ孔３Ａの縁部に当接させた状態とし、後面プレート４を超音波センサ１の後方から前面プレート３に重ね、それら両プレート３，４の角部に螺子８を螺合させることで、超音波センサ１が相手部材９に取り付られる。
【０００３】
なお、本発明は本願出願人の製品の改良品であり、先行技術文献を見つけることはできなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の超音波センサの取付構造では、螺子８の締め具合にばらつきに伴って超音波センサ１のフランジ２にかかる挟持力がばらつき、超音波センサによる測定精度が安定しなかった。また、従来のものでは、相手部材９の熱変形によっても相手部材９から超音波センサ１にかかる負荷が変動し、安定した測定精度を得ることができなかった。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、超音波センサの取り付け作業のばらつき及び温度変化の影響を抑えて、安定した超音波測定を行うことが可能な超音波センサの取付構造の提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためになされた請求項１の発明に係る超音波センサの取付構造は、前面に超音波の送受信面を有するセンサ本体から側方にフランジを張り出してなる超音波センサを相手部材に取り付けるための超音波センサの取付構造において、センサ本体を挿通可能なセンサ孔を有しかつ超音波センサの前方からフランジに宛われる前側挟持板と、超音波センサの後方からフランジに宛われる後側挟持板とを設けて、それら前側及び後側の両挟持板の間でフランジを挟持し、相手部材には、超音波センサと共に両挟持板が側方から挿入されかつ送受信面の前方が開放したセンサ挿入溝が設けられ、センサ挿入溝の内面には、両挟持板を板厚方向で挟持する挟持板収容スリットが形成されたところに特徴を有する。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１に記載の超音波センサの取付構造において、両挟持板のうち少なくともいずれか一方にフランジを通過可能な大径孔を形成し、大径孔の周方向の複数位置から中心側に向けて押さえ突片を張り出し、それら押さえ突片をフランジに押し付けたところに特徴を有する。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の超音波センサの取付構造において、両挟持板のうち少なくともいずれか一方には、フランジに押し付けられる押し当て突部が形成されたところに特徴を有する。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項３に記載の超音波センサの取付構造において、押し当て突部は、フランジに対して板厚方向で押し付けられたところに特徴を有する。
【００１１】
請求項５の発明は、請求項３に記載の超音波センサの取付構造において、前側と後側の両挟持板のうち少なくともいずれか一方には、フランジの外側に嵌合される凹部が陥没形成され、押し当て突部は、凹部の内周面から突出してフランジの外周面に径方向で押し付けられたところに特徴を有する。
【００１２】
請求項６の発明は、請求項３乃至５の何れかに記載の超音波センサの取付構造において、押し当て突部は、両挟持板の少なくとも一方と異なる材質の部材を、その挟持板に固定して構成したところに特徴を有する。
【００１３】
請求項７の発明は、請求項６に記載の超音波センサの取付構造において、押し当て突部を構成しかつ挟持板と異なる材質の部材は、球形又は円柱形をなしかつそれらの曲面をフランジに押し付けたところに特徴を有する。
【００１４】
請求項８の発明は、請求項６に記載の超音波センサの取付構造において、押し当て突部を構成しかつ挟持板と異なる材質の部材は、スパイクピン構造をなしかつその先端をフランジに食い込ませたところに特徴を有する。
【００１５】
請求項９の発明は、請求項１乃至８の何れかに記載の超音波センサの取付構造において、前側と後側の両挟持板のうち少なくともいずれか一方には、フランジの外側に嵌合される凹部が陥没形成され、凹部の内周面にテーパ部を形成し、テーパ部にフランジのエッジを押し付けたところに特徴を有する。
【００１６】
請求項１０の発明は、請求項１乃至８の何れかに記載の超音波センサの取付構造において、前側と後側の両挟持板のうち少なくともいずれか一方にはフランジの外側に嵌合される凹部が陥没形成され、凹部の内周面の複数箇所に平坦部を形成し、それら平坦部をフランジの外周面に押し付けたところに特徴を有する。
【００１７】
請求項１１の発明は、請求項１乃至１０の何れかに記載の超音波センサの取付構造において、相手部材は、超音波流量計の流路に設けられた壁部又はブラケットであるところに特徴を有する。
【００１８】
請求項１２の発明は、請求項１乃至１１の何れかに記載の超音波センサの取付構造において、フランジの外周面には金属リングが嵌合され、金属リングは、フランジの板厚より軸方向で大きいところに特徴を有する。
【００２０】
【発明の作用及び効果】
＜請求項１の発明＞
請求項１の超音波センサの取付構造では、超音波センサのフランジを挟持した挟持板が、相手部材に形成された挟持板収容スリットに挿入されて板厚方向で挟持されるので、従来のもののようにフランジの挟持力が取り付け作業のばらつきの影響を受け難くなり、安定した超音波測定を行うことが可能になる。
【００２１】
＜請求項２の発明＞
請求項２の超音波センサの取付構造では、相手部材又は挟持板が熱変形した場合には、超音波センサのフランジに押し付けた押さえ突片の弾性変形により、超音波センサに係る挟持力の変動を吸収することができる。これにより、フランジの挟持力に対する熱変形の影響を抑えることができる。また、本発明の構成によれば、超音波センサと挟持板との接触面積が抑えられるので、挟持板から超音波センサへのノイズ振動の伝達が抑えられる。これらにより、従来より安定した超音波測定を行うことが可能になる。
【００２２】
＜請求項３，４，５の発明＞
請求項３の超音波センサの取付構造では、押し当て突部がフランジに押し付けられることで、超音波センサと挟持板との接触面積が従来より少なくなり、挟持板から超音波センサへのノイズ振動の伝達が抑えられる。これにより、従来より安定した超音波測定を行うことが可能になる。
また、押し当て突部は、フランジに対して板厚方向で押し付けてもよいし（請求項４の発明）、両挟持板のいずれか一方に、フランジの外側に嵌合される凹部を陥没形成し、その凹部の内周面から突出してフランジの外周面に径方向で押し付けてもよい（請求項５の発明）。
なお、押し当て突部がフランジに押し付けられて潰される構成にすれば、その潰れ量によって製造上のばらつきを吸収することもできる。
【００２３】
＜請求項６の発明＞
請求項６の超音波センサの取付構造のように、押し当て突部を、挟持板と異なる材質の部材で構成することで、ノイズ振動の伝達を抑えることができる。
【００２４】
＜請求項７の発明＞
請求項７の超音波センサの取付構造では、押し当て突部を構成する部材が、球形又は円柱形をなしかつそれらの曲面をフランジに押し付けたので、フランジに対して押し当て突部が点接触又は線接触になり、接触面積をより一層抑えることができる。
【００２５】
＜請求項８の発明＞
請求項８の超音波センサの取付構造では、スパイクピンをフランジに食い込ませることで、製造上のばらつきを吸収することができ、フランジにかかる力が安定する。
【００２６】
＜請求項９の発明＞
請求項９の超音波センサの取付構造では、フランジの外側に嵌合される凹部の内周面にテーパ部を形成し、そのテーパ部にフランジのエッジを押し付けたので、超音波センサが凹部内で芯だしされ、取り付け作業によるばらつきが抑さえられる。また、本発明の構成によれば、超音波センサと挟持板との接触面積が抑えられるので、挟持板から超音波センサへのノイズ振動の伝達が抑えられる。これらにより、従来より安定した超音波測定を行うことが可能になる。
【００２７】
＜請求項１０の発明＞
請求項１０の超音波センサの取付構造では、凹部の内周面の複数箇所に形成した平坦部をフランジの外周面に当接させたことで、超音波センサと挟持板との接触面積が抑えられ、挟持板から超音波センサへのノイズ振動の伝達が抑えられる。これにより、従来より安定した超音波測定を行うことが可能になる。
【００２８】
＜請求項１１の発明＞
請求項１１の超音波センサの取付構造のように、相手部材は、超音波流量計の流路に設けられた壁部又はブラケットとすることで、超音波流量計の測定精度が安定する。
【００２９】
＜請求項１２の発明＞
請求項１２の超音波センサの取付構造では、フランジの外周面には金属リングが嵌合され、金属リングは、フランジの板厚より軸方向で大きいから、両挟持板の挟持力がばらついても、その挟持力を金属リングで受け止めることができ、超音波センサのフランジにかかる力が安定する。
【００３０】
【発明の実施の形態】
＜第１実施形態＞
以下、本発明の超音波センサの取付構造を超音波流量計としてのガス流量計７０に適用した実施形態を、図１〜図５に基づいて説明する。
【００３１】
図１に示すように、本実施形態のガス流量計７０に備えたケース１０は本体部１１の下面に計測部１２を組み付けてなる。本体部１１は、前後方向に扁平の直方体状をなし、本体部１１の内部は区画壁１３にて流路１４と部品収容室１５とに区画されている。具体的には、部品収容室１５の両側方と下方とを流路１４で囲んだ構造になっている。また、部品収容室１５は前面が開放しており、その開放部分が本体部１１の前面に取り付けられた蓋体１６にて閉塞されている。なお、蓋体１６の裏面には回路基板１７が収容されている。
【００３２】
計測部１２は、上面開放の外側筐体２１の内部に扁平流管１９を組み付け、その上方から下面開放の内側筐体２０を組み付けた構成になっている。図２に示すように、内側筐体２０の上壁２４には、一方の円筒部１８から計測部１２の内部にガスを受け入れるための注入用ガス孔２３Ｂと、その計測部１２内のガスを他方の円筒部１８に排出するための排出用ガス孔２３Ａとが形成されている。そして、両円筒部１８，１８に図示しないガス管が接続されると、図２の矢印に示すように、計測部１２内を長手方向（図２の左右方向）の一端側から他端側にガスが流れる。
【００３３】
扁平流管１９は、計測部１２内において長手方向の一端寄り位置から他端寄り位置まで延びており、幅寸法に比べて上下方向が薄い扁平空間を内部に備える。また、計測部１２の内部には、扁平流管１９の両端の開放口に対面するように１対の超音波センサ２２，２２が設けられ、これら超音波センサ２２から延びた電線が回路基板１７に接続されている。そして、一方の超音波センサ２２から発信した超音波を他方の超音波センサ２２で受信する迄の時間と、他方の超音波センサ２２から発信した超音波を一方の超音波センサ２２で受信する迄の時間との差を求め、その差に基づいて扁平流管１９内を流れるガスの流速・流量が検出される。
【００３４】
さて、前記した超音波センサ２２は、内側筐体２０のうち長手方向で対向した１対の側壁２５，２５に取り付けられており、図３〜図５にはその取付部の構造が拡大して示されている。図３に示すように、超音波センサ２２は、扁平円柱状のセンサ本体２６の後端部からフランジ２７を側方に張り出した構造をなし、センサ本体２６の前端面が送受信面２８となっている。また、フランジ２７は、ゴムで構成されており、フランジ２７の外周面から電線２９が引き出されている。
【００４１】
図３において符合３５は、前側挟持板であって、センサ本体２６を挿通可能なセンサ孔３６を有し、このセンサ孔３６にセンサ本体２６が通されて前方からフランジ２７に宛われる。また、前側挟持板３５の後面には、センサ孔３６の縁部に円形状の凹部３７が形成され、この凹部３７の内側にフランジ２７が嵌合される。一方、前側挟持板３５を前面側は、両側部から上縁部に亘って外縁部が段付き状に後方にずれている。なお、前側挟持板３５の上縁部は丸みを帯び、その最上部には前記凹部３７に連通した電線引き出し孔３８が形成されている。
【００４２】
図３において符合４０は、後側挟持板であって、全体として前側挟持板３５に対応した形状をなし、上部が丸みを帯びかつ最上部に電線引き出し孔４４を備える。そして、前側挟持板３５と後側挟持板４０とを重ね合わせると、図４に示すように外側面が面一状態になる。また、後側挟持板４０には、図３に示すように、前側挟持板３５のセンサ孔３６と対向した位置に大径孔４１が形成されている。大径孔４１は、超音波センサ２２のフランジ２７の直径より大きくなっており、その内周面を３等配する位置からは、中心側に向けて押さえ突片４３が張り出している。
【００４３】
図４に示すように、各側壁２５には、挟持板挿入溝４５（本発明の「センサ挿入溝」に相当する）が形成されている。挟持板挿入溝４５は、側壁２５の下端側に開口すると共に、側壁２５の内側と外側の両方に向かって開放している。挟持板挿入溝４５の内面には、重ね合わされた両挟持板３５，４０が側方から挿入され挟持板収容スリット４７が形成されている。また、挟持板挿入溝４５のうち上下方向の奥部では、電線引き出し孔４８が側壁２５の内外に開放している。
【００４４】
本実施形態では、超音波センサ２２は、以下のようにして組み付けられる。
まずは、超音波センサ２２のセンサ本体２６を前側挟持板３５のセンサ孔３６に挿入し、超音波センサ２２のフランジ２７を前側挟持板３５の凹部３７内に嵌合する。すると、フランジ２７の後面が前側挟持板３５の後面と面一状態になる（図示せず）。なお、このとき、超音波センサ２２の電線２９は、前側挟持板３５の両電線引き出し孔３８内に配置する。
【００４５】
この状態で後側挟持板４０を超音波センサ２２の後方から宛う。すると、後側挟持板４０に備えた複数の押さえ突片４３が、フランジ２７の後面に敷設された状態になって、超音波センサ２２が両挟持板３５，４０の間に保持される。そして、図４から図５に示すように、超音波センサ２２と共にそれら両挟持板３５，４０を、側方から挟持板挿入溝４５内に挿入する。すると、両挟持板３５，４０の外縁部が挟持板収容スリット４７に収まる一方、内側部分が挟持板挿入溝４５の内外の開放口に嵌合され、図５に示すように両挟持板３５，４０と側壁２５とが一体化される。そして、図示しない押え板を側壁２５の端面に敷設して固定することで、両挟持板３５，４０の抜け止めが図られる。
【００４６】
本実施形態の超音波センサの取付構造によれば、超音波センサ２２のフランジ２７を挟持する挟持板３５，４０が、挟持板収容スリット４７に挿入されて、板厚方向で挟持される。従って、従来のようにフランジ２７の挟持力が取り付け作業のばらつきの影響を受け難くなり、安定した超音波測定を行うことが可能になる。また、両挟持板３５，４０が熱変形した場合には、フランジ２７に押し付けた押さえ突片４３の弾性変形により、フランジ２７の挟持力に対する熱変形の影響を抑えることができる。しかも、押さえ突片４３をフランジ２７に押し付けたことで、後側挟持板４０の全体をフランジ２７に押し付けた場合に比べて、超音波センサ２２との接触面積が抑えられ、ノイズ振動の伝達が抑えられる。これらにより、従来より安定した超音波測定を行うことが可能になる。
【００４７】
＜第２実施形態＞
本実施形態は、第１実施形態の変形例であって、図６〜図８に示されている。以下、第１実施形態と異なる構成に関してのみ説明し、同一部位に関しては同一符合を付して重複した説明を省略する。
【００４８】
図６に示すように、本実施形態では、後側挟持板４０に設けた各押さえ突片４３から超音波センサ２２に向けて押し当て突部５０が突出形成され、この押し当て突部５０をフランジ２７に押し付けたことで、超音波センサ２２への接触面積を抑えている。また、図７及び図８に示すように、本実施形態の前側挟持板３５における凹部３７の内周面からも、周方向を３等配する位置からフランジ２７の外周面に向けて押し当て突部５１が突出しており、これら押し当て突部５１により、フランジ２７の外周面と前側挟持板３５との接触面積を抑えてある。
【００４９】
なお、本実施形態の超音波センサ２２は、後面の中心から電線２９が導出され、それ以外は前記第１実施形態の超音波センサ２２と同じ構造になっている。
【００５０】
本実施形態では、第１実施形態よりもさらに、超音波センサ２２と両挟持板３５，４０との接触面積を抑えてあるので、超音波センサ２２へのノイズ振動の伝達がより一層抑えられて、安定した超音波測定を行うことが可能になる。
【００５１】
本実施形態は、以下のように変形してもよい。
即ち、図９（Ａ）に示すように、前記押し当て突部５１に代えて凹部３７の複数箇所に平端部５２を設け、その平端部５２を超音波センサ２２におけるフランジ２７の外周面に押し当ててもよい。この構成によっても、超音波センサ２２と前側挟持板３５との接触面積が抑えられ、超音波センサ２２へのノイズ振動の伝達が抑えられる。
【００５２】
また、図９（Ｂ）に示すように、凹部３７の内周面の複数箇所に、前側挟持板３５と異なる部材の球形部材５３（または円柱部材）を埋設し、その球形部材５３の曲面をフランジ２７の外周面に押し付けてもよい。さらに、図９（Ｃ）に示すように、凹部３７の内周面の複数箇所から、前側挟持板３５と異なる部材のスパイクピン５４を突出させ、フランジ２７の外周面に食い込ませてもよい。また、図１０（Ａ）に示すように押さえ突片４３からフランジ２７に向けて、前側挟持板３５と異なる部材のスパイクピン５５を突出させ、フランジ２７に食い込ませてもよい。これら前側挟持板３５と異なる材質の部材（球形部材５３，スパイクピン５４，５５）をフランジ２７に当接させることにより、ノイズ振動の伝達が抑えることができる。
【００５３】
図１０（Ｂ）に示すように、凹部３７のうち押さえ突片４３の押し当て突部５０と対向する部分に押し当て突部５６を形成してもよい。また、前記実施形態では、後側挟持板４０に押さえ突片４３を設けたが、前側挟持板３５に押さえ突片を設けてもよいし、或いは両挟持板３５，４０の両方に押さえ突片を設けてもよい。
【００５４】
図１０（Ｃ）に示すように、凹部３７のうち押さえ突片４３の押し当て突部５０と対向する部分にテーパ部５７を形成して、そのテーパ部５７にフランジ２７のエッジを押し当ててもよい。このように、テーパ部５７にフランジ２７のエッジを押し付ければ、超音波センサ２２が凹部３７内で芯だしされ、取り付け作業によるばらつきがより一層抑えられるという効果を奏する。
【００５５】
また、超音波センサ２２を挟持板３５，４０で挟持する構成において、金属リング９０を超音波センサ２２におけるフランジ２７の外側に嵌合固着させてもよい。この金属リング９０は、図１１に示すように、フランジ２７の板厚より軸方向で大きくなっており、金属リング９０の両端面よりフランジ２７の両端面が内側に引っ込んだ状態になっている。
【００５６】
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく上記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施形態に係るガス流量計の分解斜視図
【図２】 ガス流量計の縦断面図
【図３】 超音波センサの斜視図
【図４】 超音波センサの取付部の分解斜視図
【図５】 超音波センサの取付部の斜視図
【図６】 第２実施形態における超音波センサの取付部の断面図
【図７】 その超音波センサの取付部を後方から見た断面図
【図８】 前側挟持板の断面図
【図９】 （Ａ）第２実施形態の変形例１を示す前側挟持板の断面図
（Ｂ）第２実施形態の変形例２を示す前側挟持板の断面図
（Ｃ）第２実施形態の変形例３を示す前側挟持板の断面図
【図１０】 （Ａ）第２実施形態の変形例４を示す前後の挟持板の側断面図
（Ｂ）第２実施形態の変形例５を示す前後の挟持板の側断面図
（Ｃ）第２実施形態の変形例６を示す前後の挟持板の側断面図
【図１１】 超音波センサの部分断面図
【図１２】 従来技術の超音波センサの取付図
【符号の説明】
１０…ガス流量計
２０…内側筐体（相手部材）
２５…側壁（相手部材）
２６…センサ本体
２７…フランジ
２８…送受信面
３５…前側挟持板
３６…センサ孔
３７…凹部
４０…後側挟持板
４１…大径孔
４３…押さえ突片
４５…挟持板挿入溝（センサ挿入溝）
４７…挟持板収容スリット
５０，５１，５６…押し当て突部
５２…平端部
５３…球形部材
５４，５５…スパイクピン
５７…テーパ部
９０…金属リング
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波センサの取付構造に関し、特に超音波流量計に組み付けられる超音波センサの取付構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１２には、従来の超音波センサの取付構造が示されている。同図に示すように、超音波センサ１は、前面に超音波の送受信面１Ａを備えかつ側方にフランジ２を張り出してなる。一方、相手部材９からは、前面プレート３が起立している。そして、前面プレート３に形成したセンサ孔３Ａに超音波センサ１の本体を挿入してフランジ２をセンサ孔３Ａの縁部に当接させた状態とし、後面プレート４を超音波センサ１の後方から前面プレート３に重ね、それら両プレート３，４の角部に螺子８を螺合させることで、超音波センサ１が相手部材９に取り付られる。
【０００３】
なお、本発明は本願出願人の製品の改良品であり、先行技術文献を見つけることはできなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の超音波センサの取付構造では、螺子８の締め具合にばらつきに伴って超音波センサ１のフランジ２にかかる挟持力がばらつき、超音波センサによる測定精度が安定しなかった。また、従来のものでは、相手部材９の熱変形によっても相手部材９から超音波センサ１にかかる負荷が変動し、安定した測定精度を得ることができなかった。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、超音波センサの取り付け作業のばらつき及び温度変化の影響を抑えて、安定した超音波測定を行うことが可能な超音波センサの取付構造の提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためになされた請求項１の発明に係る超音波センサの取付構造は、前面に超音波の送受信面を有するセンサ本体から側方にフランジを張り出してなる超音波センサを相手部材に取り付けるための超音波センサの取付構造において、センサ本体を挿通可能なセンサ孔を有しかつ超音波センサの前方からフランジに宛われる前側挟持板と、超音波センサの後方からフランジに宛われる後側挟持板とを設けて、それら前側及び後側の両挟持板の間でフランジを挟持し、相手部材には、超音波センサと共に両挟持板が側方から挿入されかつ送受信面の前方が開放したセンサ挿入溝が設けられ、センサ挿入溝の内面には、両挟持板を板厚方向で挟持する挟持板収容スリットが形成されたところに特徴を有する。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１に記載の超音波センサの取付構造において、両挟持板のうち少なくともいずれか一方にフランジを通過可能な大径孔を形成し、大径孔の周方向の複数位置から中心側に向けて押さえ突片を張り出し、それら押さえ突片をフランジに押し付けたところに特徴を有する。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の超音波センサの取付構造において、両挟持板のうち少なくともいずれか一方には、フランジに押し付けられる押し当て突部が形成されたところに特徴を有する。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項３に記載の超音波センサの取付構造において、押し当て突部は、フランジに対して板厚方向で押し付けられたところに特徴を有する。
【００１１】
請求項５の発明は、請求項３に記載の超音波センサの取付構造において、前側と後側の両挟持板のうち少なくともいずれか一方には、フランジの外側に嵌合される凹部が陥没形成され、押し当て突部は、凹部の内周面から突出してフランジの外周面に径方向で押し付けられたところに特徴を有する。
【００１２】
請求項６の発明は、請求項３乃至５の何れかに記載の超音波センサの取付構造において、押し当て突部は、両挟持板の少なくとも一方と異なる材質の部材を、その挟持板に固定して構成したところに特徴を有する。
【００１３】
請求項７の発明は、請求項６に記載の超音波センサの取付構造において、押し当て突部を構成しかつ挟持板と異なる材質の部材は、球形又は円柱形をなしかつそれらの曲面をフランジに押し付けたところに特徴を有する。
【００１４】
請求項８の発明は、請求項６に記載の超音波センサの取付構造において、押し当て突部を構成しかつ挟持板と異なる材質の部材は、スパイクピン構造をなしかつその先端をフランジに食い込ませたところに特徴を有する。
【００１５】
請求項９の発明は、請求項１乃至８の何れかに記載の超音波センサの取付構造において、前側と後側の両挟持板のうち少なくともいずれか一方には、フランジの外側に嵌合される凹部が陥没形成され、凹部の内周面にテーパ部を形成し、テーパ部にフランジのエッジを押し付けたところに特徴を有する。
【００１６】
請求項１０の発明は、請求項１乃至８の何れかに記載の超音波センサの取付構造において、前側と後側の両挟持板のうち少なくともいずれか一方にはフランジの外側に嵌合される凹部が陥没形成され、凹部の内周面の複数箇所に平坦部を形成し、それら平坦部をフランジの外周面に押し付けたところに特徴を有する。
【００１７】
請求項１１の発明は、請求項１乃至１０の何れかに記載の超音波センサの取付構造において、相手部材は、超音波流量計の流路に設けられた壁部又はブラケットであるところに特徴を有する。
【００１８】
請求項１２の発明は、請求項１乃至１１の何れかに記載の超音波センサの取付構造において、フランジの外周面には金属リングが嵌合され、金属リングは、フランジの板厚より軸方向で大きいところに特徴を有する。
【００２０】
【発明の作用及び効果】
＜請求項１の発明＞
請求項１の超音波センサの取付構造では、超音波センサのフランジを挟持した挟持板が、相手部材に形成された挟持板収容スリットに挿入されて板厚方向で挟持されるので、従来のもののようにフランジの挟持力が取り付け作業のばらつきの影響を受け難くなり、安定した超音波測定を行うことが可能になる。
【００２１】
＜請求項２の発明＞
請求項２の超音波センサの取付構造では、相手部材又は挟持板が熱変形した場合には、超音波センサのフランジに押し付けた押さえ突片の弾性変形により、超音波センサに係る挟持力の変動を吸収することができる。これにより、フランジの挟持力に対する熱変形の影響を抑えることができる。また、本発明の構成によれば、超音波センサと挟持板との接触面積が抑えられるので、挟持板から超音波センサへのノイズ振動の伝達が抑えられる。これらにより、従来より安定した超音波測定を行うことが可能になる。
【００２２】
＜請求項３，４，５の発明＞
請求項３の超音波センサの取付構造では、押し当て突部がフランジに押し付けられることで、超音波センサと挟持板との接触面積が従来より少なくなり、挟持板から超音波センサへのノイズ振動の伝達が抑えられる。これにより、従来より安定した超音波測定を行うことが可能になる。
また、押し当て突部は、フランジに対して板厚方向で押し付けてもよいし（請求項４の発明）、両挟持板のいずれか一方に、フランジの外側に嵌合される凹部を陥没形成し、その凹部の内周面から突出してフランジの外周面に径方向で押し付けてもよい（請求項５の発明）。
なお、押し当て突部がフランジに押し付けられて潰される構成にすれば、その潰れ量によって製造上のばらつきを吸収することもできる。
【００２３】
＜請求項６の発明＞
請求項６の超音波センサの取付構造のように、押し当て突部を、挟持板と異なる材質の部材で構成することで、ノイズ振動の伝達を抑えることができる。
【００２４】
＜請求項７の発明＞
請求項７の超音波センサの取付構造では、押し当て突部を構成する部材が、球形又は円柱形をなしかつそれらの曲面をフランジに押し付けたので、フランジに対して押し当て突部が点接触又は線接触になり、接触面積をより一層抑えることができる。
【００２５】
＜請求項８の発明＞
請求項８の超音波センサの取付構造では、スパイクピンをフランジに食い込ませることで、製造上のばらつきを吸収することができ、フランジにかかる力が安定する。
【００２６】
＜請求項９の発明＞
請求項９の超音波センサの取付構造では、フランジの外側に嵌合される凹部の内周面にテーパ部を形成し、そのテーパ部にフランジのエッジを押し付けたので、超音波センサが凹部内で芯だしされ、取り付け作業によるばらつきが抑さえられる。また、本発明の構成によれば、超音波センサと挟持板との接触面積が抑えられるので、挟持板から超音波センサへのノイズ振動の伝達が抑えられる。これらにより、従来より安定した超音波測定を行うことが可能になる。
【００２７】
＜請求項１０の発明＞
請求項１０の超音波センサの取付構造では、凹部の内周面の複数箇所に形成した平坦部をフランジの外周面に当接させたことで、超音波センサと挟持板との接触面積が抑えられ、挟持板から超音波センサへのノイズ振動の伝達が抑えられる。これにより、従来より安定した超音波測定を行うことが可能になる。
【００２８】
＜請求項１１の発明＞
請求項１１の超音波センサの取付構造のように、相手部材は、超音波流量計の流路に設けられた壁部又はブラケットとすることで、超音波流量計の測定精度が安定する。
【００２９】
＜請求項１２の発明＞
請求項１２の超音波センサの取付構造では、フランジの外周面には金属リングが嵌合され、金属リングは、フランジの板厚より軸方向で大きいから、両挟持板の挟持力がばらついても、その挟持力を金属リングで受け止めることができ、超音波センサのフランジにかかる力が安定する。
【００３０】
【発明の実施の形態】
＜第１実施形態＞
以下、本発明の超音波センサの取付構造を超音波流量計としてのガス流量計７０に適用した実施形態を、図１〜図５に基づいて説明する。
【００３１】
図１に示すように、本実施形態のガス流量計７０に備えたケース１０は本体部１１の下面に計測部１２を組み付けてなる。本体部１１は、前後方向に扁平の直方体状をなし、本体部１１の内部は区画壁１３にて流路１４と部品収容室１５とに区画されている。具体的には、部品収容室１５の両側方と下方とを流路１４で囲んだ構造になっている。また、部品収容室１５は前面が開放しており、その開放部分が本体部１１の前面に取り付けられた蓋体１６にて閉塞されている。なお、蓋体１６の裏面には回路基板１７が収容されている。
【００３２】
計測部１２は、上面開放の外側筐体２１の内部に扁平流管１９を組み付け、その上方から下面開放の内側筐体２０を組み付けた構成になっている。図２に示すように、内側筐体２０の上壁２４には、一方の円筒部１８から計測部１２の内部にガスを受け入れるための注入用ガス孔２３Ｂと、その計測部１２内のガスを他方の円筒部１８に排出するための排出用ガス孔２３Ａとが形成されている。そして、両円筒部１８，１８に図示しないガス管が接続されると、図２の矢印に示すように、計測部１２内を長手方向（図２の左右方向）の一端側から他端側にガスが流れる。
【００３３】
扁平流管１９は、計測部１２内において長手方向の一端寄り位置から他端寄り位置まで延びており、幅寸法に比べて上下方向が薄い扁平空間を内部に備える。また、計測部１２の内部には、扁平流管１９の両端の開放口に対面するように１対の超音波センサ２２，２２が設けられ、これら超音波センサ２２から延びた電線が回路基板１７に接続されている。そして、一方の超音波センサ２２から発信した超音波を他方の超音波センサ２２で受信する迄の時間と、他方の超音波センサ２２から発信した超音波を一方の超音波センサ２２で受信する迄の時間との差を求め、その差に基づいて扁平流管１９内を流れるガスの流速・流量が検出される。
【００３４】
さて、前記した超音波センサ２２は、内側筐体２０のうち長手方向で対向した１対の側壁２５，２５に取り付けられており、図３〜図５にはその取付部の構造が拡大して示されている。図３に示すように、超音波センサ２２は、扁平円柱状のセンサ本体２６の後端部からフランジ２７を側方に張り出した構造をなし、センサ本体２６の前端面が送受信面２８となっている。また、フランジ２７は、ゴムで構成されており、フランジ２７の外周面から電線２９が引き出されている。
【００４１】
図３において符合３５は、前側挟持板であって、センサ本体２６を挿通可能なセンサ孔３６を有し、このセンサ孔３６にセンサ本体２６が通されて前方からフランジ２７に宛われる。また、前側挟持板３５の後面には、センサ孔３６の縁部に円形状の凹部３７が形成され、この凹部３７の内側にフランジ２７が嵌合される。一方、前側挟持板３５を前面側は、両側部から上縁部に亘って外縁部が段付き状に後方にずれている。なお、前側挟持板３５の上縁部は丸みを帯び、その最上部には前記凹部３７に連通した電線引き出し孔３８が形成されている。
【００４２】
図３において符合４０は、後側挟持板であって、全体として前側挟持板３５に対応した形状をなし、上部が丸みを帯びかつ最上部に電線引き出し孔４４を備える。そして、前側挟持板３５と後側挟持板４０とを重ね合わせると、図４に示すように外側面が面一状態になる。また、後側挟持板４０には、図３に示すように、前側挟持板３５のセンサ孔３６と対向した位置に大径孔４１が形成されている。大径孔４１は、超音波センサ２２のフランジ２７の直径より大きくなっており、その内周面を３等配する位置からは、中心側に向けて押さえ突片４３が張り出している。
【００４３】
図４に示すように、各側壁２５には、挟持板挿入溝４５（本発明の「センサ挿入溝」に相当する）が形成されている。挟持板挿入溝４５は、側壁２５の下端側に開口すると共に、側壁２５の内側と外側の両方に向かって開放している。挟持板挿入溝４５の内面には、重ね合わされた両挟持板３５，４０が側方から挿入され挟持板収容スリット４７が形成されている。また、挟持板挿入溝４５のうち上下方向の奥部では、電線引き出し孔４８が側壁２５の内外に開放している。
【００４４】
本実施形態では、超音波センサ２２は、以下のようにして組み付けられる。
まずは、超音波センサ２２のセンサ本体２６を前側挟持板３５のセンサ孔３６に挿入し、超音波センサ２２のフランジ２７を前側挟持板３５の凹部３７内に嵌合する。すると、フランジ２７の後面が前側挟持板３５の後面と面一状態になる（図示せず）。なお、このとき、超音波センサ２２の電線２９は、前側挟持板３５の両電線引き出し孔３８内に配置する。
【００４５】
この状態で後側挟持板４０を超音波センサ２２の後方から宛う。すると、後側挟持板４０に備えた複数の押さえ突片４３が、フランジ２７の後面に敷設された状態になって、超音波センサ２２が両挟持板３５，４０の間に保持される。そして、図４から図５に示すように、超音波センサ２２と共にそれら両挟持板３５，４０を、側方から挟持板挿入溝４５内に挿入する。すると、両挟持板３５，４０の外縁部が挟持板収容スリット４７に収まる一方、内側部分が挟持板挿入溝４５の内外の開放口に嵌合され、図５に示すように両挟持板３５，４０と側壁２５とが一体化される。そして、図示しない押え板を側壁２５の端面に敷設して固定することで、両挟持板３５，４０の抜け止めが図られる。
【００４６】
本実施形態の超音波センサの取付構造によれば、超音波センサ２２のフランジ２７を挟持する挟持板３５，４０が、挟持板収容スリット４７に挿入されて、板厚方向で挟持される。従って、従来のようにフランジ２７の挟持力が取り付け作業のばらつきの影響を受け難くなり、安定した超音波測定を行うことが可能になる。また、両挟持板３５，４０が熱変形した場合には、フランジ２７に押し付けた押さえ突片４３の弾性変形により、フランジ２７の挟持力に対する熱変形の影響を抑えることができる。しかも、押さえ突片４３をフランジ２７に押し付けたことで、後側挟持板４０の全体をフランジ２７に押し付けた場合に比べて、超音波センサ２２との接触面積が抑えられ、ノイズ振動の伝達が抑えられる。これらにより、従来より安定した超音波測定を行うことが可能になる。
【００４７】
＜第２実施形態＞
本実施形態は、第１実施形態の変形例であって、図６〜図８に示されている。以下、第１実施形態と異なる構成に関してのみ説明し、同一部位に関しては同一符合を付して重複した説明を省略する。
【００４８】
図６に示すように、本実施形態では、後側挟持板４０に設けた各押さえ突片４３から超音波センサ２２に向けて押し当て突部５０が突出形成され、この押し当て突部５０をフランジ２７に押し付けたことで、超音波センサ２２への接触面積を抑えている。また、図７及び図８に示すように、本実施形態の前側挟持板３５における凹部３７の内周面からも、周方向を３等配する位置からフランジ２７の外周面に向けて押し当て突部５１が突出しており、これら押し当て突部５１により、フランジ２７の外周面と前側挟持板３５との接触面積を抑えてある。
【００４９】
なお、本実施形態の超音波センサ２２は、後面の中心から電線２９が導出され、それ以外は前記第１実施形態の超音波センサ２２と同じ構造になっている。
【００５０】
本実施形態では、第１実施形態よりもさらに、超音波センサ２２と両挟持板３５，４０との接触面積を抑えてあるので、超音波センサ２２へのノイズ振動の伝達がより一層抑えられて、安定した超音波測定を行うことが可能になる。
【００５１】
本実施形態は、以下のように変形してもよい。
即ち、図９（Ａ）に示すように、前記押し当て突部５１に代えて凹部３７の複数箇所に平端部５２を設け、その平端部５２を超音波センサ２２におけるフランジ２７の外周面に押し当ててもよい。この構成によっても、超音波センサ２２と前側挟持板３５との接触面積が抑えられ、超音波センサ２２へのノイズ振動の伝達が抑えられる。
【００５２】
また、図９（Ｂ）に示すように、凹部３７の内周面の複数箇所に、前側挟持板３５と異なる部材の球形部材５３（または円柱部材）を埋設し、その球形部材５３の曲面をフランジ２７の外周面に押し付けてもよい。さらに、図９（Ｃ）に示すように、凹部３７の内周面の複数箇所から、前側挟持板３５と異なる部材のスパイクピン５４を突出させ、フランジ２７の外周面に食い込ませてもよい。また、図１０（Ａ）に示すように押さえ突片４３からフランジ２７に向けて、前側挟持板３５と異なる部材のスパイクピン５５を突出させ、フランジ２７に食い込ませてもよい。これら前側挟持板３５と異なる材質の部材（球形部材５３，スパイクピン５４，５５）をフランジ２７に当接させることにより、ノイズ振動の伝達が抑えることができる。
【００５３】
図１０（Ｂ）に示すように、凹部３７のうち押さえ突片４３の押し当て突部５０と対向する部分に押し当て突部５６を形成してもよい。また、前記実施形態では、後側挟持板４０に押さえ突片４３を設けたが、前側挟持板３５に押さえ突片を設けてもよいし、或いは両挟持板３５，４０の両方に押さえ突片を設けてもよい。
【００５４】
図１０（Ｃ）に示すように、凹部３７のうち押さえ突片４３の押し当て突部５０と対向する部分にテーパ部５７を形成して、そのテーパ部５７にフランジ２７のエッジを押し当ててもよい。このように、テーパ部５７にフランジ２７のエッジを押し付ければ、超音波センサ２２が凹部３７内で芯だしされ、取り付け作業によるばらつきがより一層抑えられるという効果を奏する。
【００５５】
また、超音波センサ２２を挟持板３５，４０で挟持する構成において、金属リング９０を超音波センサ２２におけるフランジ２７の外側に嵌合固着させてもよい。この金属リング９０は、図１１に示すように、フランジ２７の板厚より軸方向で大きくなっており、金属リング９０の両端面よりフランジ２７の両端面が内側に引っ込んだ状態になっている。
【００５６】
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく上記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施形態に係るガス流量計の分解斜視図
【図２】 ガス流量計の縦断面図
【図３】 超音波センサの斜視図
【図４】 超音波センサの取付部の分解斜視図
【図５】 超音波センサの取付部の斜視図
【図６】 第２実施形態における超音波センサの取付部の断面図
【図７】 その超音波センサの取付部を後方から見た断面図
【図８】 前側挟持板の断面図
【図９】 （Ａ）第２実施形態の変形例１を示す前側挟持板の断面図
（Ｂ）第２実施形態の変形例２を示す前側挟持板の断面図
（Ｃ）第２実施形態の変形例３を示す前側挟持板の断面図
【図１０】 （Ａ）第２実施形態の変形例４を示す前後の挟持板の側断面図
（Ｂ）第２実施形態の変形例５を示す前後の挟持板の側断面図
（Ｃ）第２実施形態の変形例６を示す前後の挟持板の側断面図
【図１１】 超音波センサの部分断面図
【図１２】 従来技術の超音波センサの取付図
【符号の説明】
１０…ガス流量計
２０…内側筐体（相手部材）
２５…側壁（相手部材）
２６…センサ本体
２７…フランジ
２８…送受信面
３５…前側挟持板
３６…センサ孔
３７…凹部
４０…後側挟持板
４１…大径孔
４３…押さえ突片
４５…挟持板挿入溝（センサ挿入溝）
４７…挟持板収容スリット
５０，５１，５６…押し当て突部
５２…平端部
５３…球形部材
５４，５５…スパイクピン
５７…テーパ部
９０…金属リング
Claims (12)
- 前面に超音波の送受信面を有するセンサ本体から側方にフランジを張り出してなる超音波センサを相手部材に取り付けるための超音波センサの取付構造において、
前記センサ本体を挿通可能なセンサ孔を有しかつ前記超音波センサの前方から前記フランジに宛われる前側挟持板と、前記超音波センサの後方から前記フランジに宛われる後側挟持板とを設けて、それら前側及び後側の両挟持板の間で前記フランジを挟持し、
前記相手部材には、前記超音波センサと共に前記両挟持板が側方から挿入されかつ前記送受信面の前方が開放したセンサ挿入溝が設けられ、
前記センサ挿入溝の内面には、前記両挟持板を板厚方向で挟持する挟持板収容スリットが形成されたことを特徴とする超音波センサの取付構造。 - 前記両挟持板のうち少なくともいずれか一方に前記フランジを通過可能な大径孔を形成し、前記大径孔の周方向の複数位置から中心側に向けて押さえ突片を張り出し、それら押さえ突片を前記フランジに押し付けたことを特徴とする請求項１に記載の超音波センサの取付構造。
- 前記両挟持板のうち少なくともいずれか一方には、前記フランジに押し付けられる押し当て突部が形成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の超音波センサの取付構造。
- 前記押し当て突部は、前記フランジに対して板厚方向で押し付けられたことを特徴とする請求項３に記載の超音波センサの取付構造。
- 前記両挟持板のうち少なくともいずれか一方には、前記フランジの外側に嵌合される凹部が陥没形成され、
前記押し当て突部は、前記凹部の内周面から突出して前記フランジの外周面に径方向で押し付けられたことを特徴とする請求項３に記載の超音波センサの取付構造。 - 前記押し当て突部は、前記両挟持板の少なくとも一方と異なる材質の部材を、その挟持板に固定して構成したことを特徴とする請求項３乃至５の何れかに記載の超音波センサの取付構造。
- 前記押し当て突部を構成しかつ前記挟持板と異なる材質の部材は、球形又は円柱形をなしかつそれらの曲面を前記フランジに押し付けたことを特徴とする請求項６に記載の超音波センサの取付構造。
- 前記押し当て突部を構成しかつ前記挟持板と異なる材質の部材は、スパイクピン構造をなしかつその先端を前記フランジに食い込ませたことを特徴とする請求項６に記載の超音波センサの取付構造。
- 前記前側と後側の両挟持板のうち少なくともいずれか一方には、前記フランジの外側に嵌合される凹部が陥没形成され、
前記凹部の内周面にテーパ部を形成し、前記テーパ部に前記フランジのエッジを押し付けたことを特徴とする請求項１乃至８の何れかに記載の超音波センサの取付構造。 - 前記前側と後側の両挟持板のうち少なくともいずれか一方には、前記フランジの外側に嵌合される凹部が陥没形成され、
前記凹部の内周面の複数箇所に平坦部を形成し、それら平坦部を前記フランジの外周面に押し付けたことを特徴とする請求項１乃至８の何れかに記載の超音波センサの取付構造。 - 前記相手部材は、超音波流量計の流路に設けられた壁部又はブラケットであることを特徴とする請求項１乃至１０の何れかに記載の超音波センサの取付構造。
- 前記フランジの外周面には金属リングが嵌合され、前記金属リングは、前記フランジの板厚より軸方向で大きいことを特徴とする請求項１乃至１１の何れかに記載の超音波センサの取付構造。
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