JP2019015548A - 超音波流量計 - Google Patents

Abstract

【課題】ケーシングをコンパクト化して使い勝手を高めるとともに、狭い作業空間でも電源ケーブルを高電圧端子に容易に接続することが可能な超音波流量計を提供する。【解決手段】ケーシング１０が配管に取り付けられる。センサユニット、算出部および電圧変換部のうち少なくとも１つは、ケーシング１０内において表示部７１と取付面との間に配置される。ケーシング１０内で表示部７１と端面１０ｃとの間に端子台８０が設けられる。端面１０ｃに形成されたポート１３から端子台８０の端子に供給された第１の電圧は、電圧変換部により第２の電圧に変換され、算出部に供給される。センサユニットの出力信号に基づいて配管内の流体の流量が算出部により算出される。ケーシング１０の主面１０ｂには、カバー部材１６により閉塞および開放可能な開口部ｈ３が形成される。開口部ｈ３の開放時に開口部ｈ３を通して端子台８０の端子が露出する。【選択図】図３

Description

本発明は、配管内を流れる流体の流量を算出する超音波流量計に関する。

配管に取り付けられることにより、配管内を流れる流体の流量を算出可能な超音波流量計が知られている。例えば、特許文献１には、クランプ部およびセンサ部を含む超音波流量スイッチが記載されている。センサ部は、超音波制御機構および電子回路部を含み、クランプ部により配管に取り付けられる。超音波制御機構は、配管内を流れる流体に超音波を送信するとともに配管内を流れる流体から超音波を受信する。電子回路部は、超音波制御機構により送信および受信される超音波に基づいて配管内を流れる流体の流量を算出する。

特開２０１６−２１７７３３号公報

特許文献１に記載の超音波流量スイッチにおいては、超音波制御機構および電子回路部が筐体部内に一体的に収容されている。したがって、使用者は、超音波制御機構と電子回路部とを別個に取り扱う必要がなく、配管への超音波流量スイッチの取り付けおよび配管からの超音波流量スイッチの取り外し等の取り扱いを容易に行うことができる。

しかしながら、この超音波流量スイッチには、比較的低い電圧、主に直流電圧２４Ｖが電源ケーブルにより供給されるので、電源ケーブルを長い距離引き回すと、電圧降下に起因した悪影響の虞がある。そのため、このような超音波流量スイッチは、屋外での使用には不向きである。一方、超音波流量スイッチに比較的高い電圧、主に交流電圧１００Ｖ〜２４０Ｖを供給することができれば、電源ケーブルを長い距離引き回しても、電圧降下に起因した悪影響は生じ難い。但し、このような構成では、高い電圧（交流電圧）を低い電圧（直流電圧）に変換する電圧変換部が必要になるとともに、高い電圧を供給する電源ケーブルを接続可能な高電圧端子が必要となる。

電圧変換部および高電圧端子を収容する変換器を、超音波流量スイッチとは別個に設けることも考えられるが、変換器の設置場所を別途確保しなければならず、使い勝手に欠ける。この点、超音波流量スイッチの筐体の中に変換器を収容することも考えられるが、筺体全体が大型化すると配管への取付作業に労力が掛かり、使い勝手に欠ける。また、多数の配管が複雑に入り組んだ工場では、超音波流量スイッチを配管へ取り付ける際の作業空間が制約されることから、なるべく小型な筐体であることが望ましい。

また、筐体内に変換器を収容した場合には、上述した電源ケーブルを高電圧端子に接続する接続作業が必要となるが、例えば筐体の全体を覆うカバーを開けて高電圧端子にアクセスしなければならないとなると、接続作業に手間が掛かる虞がある。例えば、上述したように多数の配管が複雑に入り組んだ工場では、筺体の全体を覆う大きなカバーを取り外すための作業空間を確保できない場合もある。

本発明の目的は、ケーシングをコンパクト化して使い勝手を高めるとともに、狭い作業空間でも電源ケーブルを高電圧端子に容易に接続することが可能な超音波流量計を提供することである。

（１）本発明に係る超音波流量計は、配管内を流れる流体への超音波の送信および配管内を流れる流体からの超音波の受信のうち少なくとも一方を行う第１のセンサユニットと、第１のセンサユニットの出力信号に基づいて配管内の流体の流量を算出する流量算出部と、外部から供給された第１の電圧を当該第１の電圧よりも低い第２の電圧に変換し、変換後の第２の電圧を流量算出部に供給する電圧変換部と、配管に取り付け可能な取付面を有しかつ取付面と反対側の主面を有するとともに、第１のセンサユニットによる超音波の送信方向または受信方向により規定される第１の方向における第１の端部を有し、第１のセンサユニット、流量算出部および電圧変換部を収容するケーシングと、ケーシングの主面に設けられ、流量算出部により算出された流量を表示する表示部と、ケーシング内で表示部と第１の端部との間に設けられた端子台と、ケーシング内で端子台上に設けられ、電圧変換部に接続されかつ第１の電圧を供給する第１の電気経路が接続可能である第１の端子と、ケーシング内で端子台上に設けられ、流量算出部に接続されかつ信号を伝達する第２の電気経路が接続可能である第２の端子とを備え、第１のセンサユニット、流量算出部および電圧変換部のうち少なくとも１つは、ケーシング内において表示部と取付面との間に配置され、ケーシングは、表示部と第１の端部との間において主面に開口部を有し、開口部を閉塞および開放可能に設けられるカバー部材を有し、第１の端部、開口部および表示部は、第１の方向に並ぶように配置され、第１の端子と第２の端子とは、開口部の開放時に開口部を通して露出するように配置され、ケーシングの第１の端部に、第１の電気経路が通過可能で第１の電気経路を保持する第１のポートと、第２の電気経路が通過可能で第２の電気経路を保持する第２のポートとが設けられる。

この超音波流量計においては、第１のセンサユニット、流量算出部および電圧変換部が収容されたケーシングが配管に取り付けられる。配管内を流れる流体への超音波の送信および配管内を流れる流体からの超音波の受信のうち少なくとも一方が第１のセンサユニットにより行われる。第１のセンサユニットの出力信号に基づいて配管内の流体の流量が流量算出部により算出される。流量算出部により算出された流量が、配管への取付面とは反対側のケーシングの主面に設けられた表示部により表示される。

第１のセンサユニット、流量算出部および電圧変換部のうち少なくとも１つは、ケーシング内において表示部と取付面との間に配置される。第１のセンサユニットによる超音波の送信方向または受信方向により第１の方向が規定される。ケーシング内で表示部と第１の端部との間に端子台が設けられる。これにより、第１の端部、端子台および表示部が第１の方向に並ぶ。この構成においては、第１の方向と交差する方向にケーシングを小型化することができる。

多数の配管が複雑に入り組んだ環境においては、配管が延びる方向に交差する方向における作業空間を十分に確保することは困難である。このような環境においても、上記の構成によれば、第１の方向が流体の流れる方向に沿う状態でケーシングを配管に取り付けることが容易となり、超音波流量計の使い勝手が向上する。また、端子台上には、第１および第２の端子が設けられる。この場合、第１および第２の端子を第１のセンサユニット、流量算出部および電圧変換部のうち少なくとも１つと干渉させることなくコンパクトに配置することができる。

ケーシングの第１の端部には、第１および第２のポートが設けられる。第１のポートにより保持されつつ第１のポートを通過した第１の電気経路は、第１の端子を介して電圧変換部に接続される。第２のポートにより保持されつつ第２のポートを通過した第２の電気経路は、第２の端子を介して流量算出部に接続される。外部から第１の端子を介して電圧変換部に供給される第１の電圧は当該第１の電圧よりも低い第２の電圧に変換され、変換後の第２の電圧が流量算出部に供給される。そのため、第１の電気経路を通して高い電圧を外部から超音波流量計に供給することが可能となり、第１の電気経路を長い距離引き回しても、電圧降下に起因した悪影響が発生することを防止することができる。したがって、屋外で超音波流量計を使用する場合でも、高い精度で流量を算出することができる。また、第２の電気経路を通して流量算出部とケーシングの外部との間で信号を伝達させることが可能である。

さらに、ケーシングはカバー部材により閉塞および開放可能な開口部を主面に有し、第１の端部、開口部および表示部は第１の方向に並ぶ。これにより、開口部の開放時に開口部を通して第１および第２の端子が露出する。この構成によれば、使用者は、開口部を開放することにより、開口部を通して第１および第２の電気経路を第１および第２の端子に接続する作業をケーシングの上方から容易に行うことができる。接続作業が行われないときには、開口部を閉塞させることにより第１および第２の端子を保護するとともに、使用者が第１および第２の端子に接触することを防止することができる。

また、上記の構成においては、カバー部材は第１および第２の端子を露出させる開口部を閉塞可能に設けられればよく、ケーシングの全体を覆うように設けられる必要がない。そのため、多数の配管が複雑に入り組むことにより作業空間を十分に確保することが困難な環境においても、使用者は、第１および第２の端子を開口部から容易に露出させ、接続作業を行うことができる。

これらの結果、ケーシングをコンパクト化して超音波流量計の使い勝手を高めるとともに、狭い作業空間でも第１および第２の電気経路を第１および第２の端子に容易に接続することができる。

（２）ケーシングは、端子台と取付面との間に第１の収容空間を有し、表示部と取付面との間に第２の収容空間を有し、第１のセンサユニット、流量算出部および電圧変換部のうちいずれかは第１の収容空間に収容され、第１のセンサユニット、流量算出部および電圧変換部のうち残りは第２の収容空間に収容されてもよい。

この場合、第１のセンサユニット、流量算出部および電圧変換部が第１および第２の収容空間に分散的に配置されるので、ケーシングの第１の方向およびそれに交差する方向の寸法の増加を抑制することができるとともに、ケーシングの取付面と主面との間の寸法の増加を抑制することができる。これにより、超音波流量計をコンパクト化することができる。

（３）第１のセンサユニットは第１の収容空間に収容され、流量算出部および電圧変換部は第２の収容空間に収容されてもよい。この場合、電圧変換部により変換された第２の電圧を流量算出部に供給するための構成を容易にすることができる。

（４）流量算出部に接続されかつ第１の電圧よりも低い第３の電圧を供給する第３の電気経路が接続可能である第３の端子をさらに備え、第２のポートは、第３の電気経路が通過可能で第３の電気経路を保持してもよい。

この場合、第３の電気経路を通して流量算出部に第３の電圧が供給される。そのため、電圧変換部に第１の電圧が供給されない場合でも流量算出部を動作させることができる。また、第３の電気経路は、第２電気経路と共通の第２のポートを用いて保持されるので、ケーシングにポートを追加する必要がない。これにより、ケーシングが大型化することを防止することができる。

（５）第２および第３の電気経路は、共通のケーブルに設けられ、第２のポートには、ケーブルのコネクタが取り付けられる取付部が設けられてもよい。この場合、第２および第３の電気経路を一体的に取り扱うことができる。これにより、超音波流量計の取り扱い性を向上させることができる。

（６）超音波流量計は、第１のポートを防水可能に閉塞する閉塞部材をさらに備えてもよい。この場合、ケーシングの耐水性および耐油性等の耐久性を向上させることができる。

（７）超音波流量計は、配管を挟んで第１のセンサユニットと対向するように配管に取り付けられ、配管内を流れる流体への超音波の送信および配管内を流れる流体からの超音波の受信のうち少なくとも他方を行う第２のセンサユニットをさらに備え、流量算出部は、第２のセンサユニットの出力信号にさらに基づいて配管内の流体の流量を算出してもよい。この構成によれば、配管の径が大きい場合でも、配管内の流体の流量を容易に算出することができる。

（８）超音波流量計は、ケーシングの第１の方向における第１の端部とは反対の第２の端部に形成され、流量算出部が接続されるとともに、第２のセンサユニットが接続される接続部をさらに備えてもよい。この場合、ケーシングを第１の方向に交差する方向にコンパクトに維持しつつ第２のセンサユニットを流量算出部に接続することができる。

（９）超音波流量計は、流量算出部が実装される第１の実装面を有するとともに、第１の実装面が第１の方向に交差する第２の方向を向くように立てて配置される制御基板と、電圧変換部が実装される第２の実装面を有するとともに、第２の実装面が第２の方向を向くように立てて配置される電源基板とをさらに備えてもよい。この場合、流量算出部および電圧変換部の放熱性を向上させつつ、ケーシングを第２の方向にコンパクトにすることができる。

（１０）第１の実装面と第２の実装面とは、第２の方向において、ケーシングの第２の方向の寸法の７割以上離間してもよい。この場合、制御基板の電圧変換部から電源基板から流量算出部に放射されるノイズの影響を容易に低減することができる。

（１１）超音波流量計は、流量算出部と電圧変換部との間に配置される電磁波吸収部材をさらに備えてもよい。この場合、電圧変換部から流量算出部に放射されるノイズの影響を容易に低減することができる。

（１２）ケーシングの取付面を除く部分は金属部材により形成されてもよい。この場合、ケーシングを通して流量算出部および電圧変換部から発生する熱を効率よく外部に放散することができる。

（１３）流量算出部は、放熱部材を介してケーシングの金属部材に接触するように配置されてもよい。この場合、放熱部材およびケーシングを介して流量算出部から発生する熱をより効率よく外部に放散することができる。

（１４）ケーシングの取付面は樹脂部材により形成されてもよい。この場合、流体の熱がケーシング内にはほとんど伝達しない。これにより、配管内に高温の流体が流れる場合でも、流体の流量を高い精度で算出することができる。

（１５）ケーシング内において、取付面と流量算出部および電圧変換部との間に空気断熱層が設けられてもよい。この場合、配管内を流れる流体の熱が流量算出部および電圧変換部に伝達することがより確実に防止される。そのため、配管内により高温の流体が流れる場合でも、高温に起因した流量算出部および電圧変換部への悪影響を防止することができる。

（１６）超音波流量計は、表示部、流量算出部および電圧変換部を保持しつつケーシングに取り付けられる保持部材をさらに備えてもよい。この場合、表示部、流量算出部および電圧変換部の位置関係を維持しつつ表示部、流量算出部および電圧変換部を容易にケーシングに設けることができる。

本発明によれば、ケーシングをコンパクト化して使い勝手を高めるとともに、狭い作業空間でも電源ケーブルを高電圧端子に容易に接続することができる。

本発明の一実施の形態に係る超音波流量計の外観斜視図である。 図１の超音波流量計の内部構成を示す模式的断面図である。 ケーシングの斜視図である。 幅方向に直交するケーシングの断面図である。 制御基板、電源基板および表示基板の位置関係を示す図である。 図５の電子回路ユニットの分解斜視図である。 長手方向に直交するケーシングの断面図である。 制御基板の構成を示すブロック図である。 ケーシング内の端子台の構成を示す平面図である。 端子台への配線接続の一例を示す図である。 端子台への配線接続の他の例を示す図である。 第１の変形例におけるケーシング内の構成を示す模式的断面図である。 第２の変形例におけるケーシング内の構成を示す模式的断面図である。

（１）超音波流量計の概略構成
以下、本発明の一実施の形態に係る超音波流量計について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施の形態に係る超音波流量計の外観斜視図である。図２は、図１の超音波流量計１００の内部構成を示す模式的断面図である。図１に示すように、本実施の形態においては、比較的大型の配管Ｐを挟んで対向する状態で、クランプ部材１，２が取付器具により配管Ｐの外周面に取り付けられる。配管Ｐの直径は、例えば４０ｍｍ〜２００ｍｍである。配管Ｐ内には流体が流れる。

図１および図２に示すように、超音波流量計１００は、ケーシング１０，２０、センサユニット３０，４０、制御基板５０、電源基板６０、表示基板７０および端子台８０を含む。ケーシング１０内には、センサユニット３０、制御基板５０、電源基板６０、表示基板７０および端子台８０が収容される。ケーシング２０内には、センサユニット４０が収容される。ケーシング１０，２０は、複数の固定ねじ１０１によりクランプ部材１，２に固定される。これにより、超音波流量計１００が配管Ｐの外周面に取り付けられる。

ケーシング１０は、樹脂材料により形成される樹脂ケース１１と、金属材料により形成される金属ケース１２とを含み、流体が流れる方向（配管Ｐの軸心方向）に沿って延びる細長形状を有する。以下、ケーシング１０において、配管Ｐを向く方向を下方向と定義し、その反対方向を上方向と定義する。ケーシング１０の上下方向は、ケーシング１０の長手方向および幅方向に直交する。

樹脂ケース１１は、下部の一部が配管Ｐと接触する状態でクランプ部材１により配管Ｐに取り付けられる。金属ケース１２は、樹脂ケース１１との間で内部空間を形成するように樹脂ケース１１の上部に取り付けられる。配管Ｐに取り付けられるケーシング１０の面を取付面１０ａと呼び、取付面１０ａとは反対のケーシング１０の面を主面１０ｂと呼ぶ。取付面１０ａは樹脂ケース１１の下面に該当し、主面１０ｂは金属ケース１２の上面に該当する。

ケーシング１０の取付面１０ａには、上下方向に貫通する開口部ｈ１が形成される。また、取付面１０ａには、下方に突出する一対の突出部１０ｐが形成される。一対の突出部１０ｐは、開口部ｈ１を挟んで長手方向に対向するように配置される。ケーシング１０が配管Ｐに取り付けられた状態において、一対の突出部１０ｐが配管Ｐに接触し、取付面１０ａは配管Ｐに接触しない。ケーシング１０の主面１０ｂには、透光性の窓部材１７が設けられる。

ケーシング２０は、樹脂材料により形成される樹脂ケース２１と、金属材料により形成される金属ケース２２とを含む。樹脂ケース２１は、一部が配管Ｐと接触する状態でクランプ部材２により配管Ｐに取り付けられる。金属ケース２２は、樹脂ケース２１との間で内部空間を形成するように樹脂ケース２１に取り付けられる。配管Ｐに取り付けられるケーシング２０（樹脂ケース２１）の取付面２０ａには、上下方向に貫通する開口部ｈ２が形成される。また、取付面２０ａには、突出部１０ｐと同様の一対の突出部２０ｐが形成される。

センサユニット３０は、超音波素子３１、経路部材３２および固体形状の音響カプラント３３を含む。超音波素子３１は、配管Ｐに対して所定の角度で超音波を送信しかつ超音波を受信するように配置され、音響接合剤により経路部材３２の上部に接合される。

経路部材３２は、非金属でかつ高い剛性および高い音響透過性を有する材料により形成される。また、経路部材３２は、高い耐環境性を有する材料により形成されることが好ましい。本例では、経路部材３２は、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂またはＵＬＴＥＭ（登録商標）樹脂により形成される。経路部材３２は、開口部ｈ１を閉塞するように図示しないシール部材を介してケーシング１０に取り付けられる。経路部材３２の下面は、開口部ｈ１から下方にわずかに突出する。取付面１０ａからの経路部材３２の下面の突出量は、取付面１０ａからの各突出部１０ｐの突出量よりも小さい。

音響カプラント３３は、経路部材３２の下面に取り付けられる。ケーシング１０が配管Ｐに取り付けられることにより、音響カプラント３３は、わずかに押し潰された状態で経路部材３２の下面と配管Ｐの外周面との間に配置される。なお、音響カプラント３３の押し潰し量は、一対の突出部１０ｐにより規制される。

センサユニット４０は、超音波素子３１、経路部材３２および音響カプラント３３とそれぞれ同様の構成を有する超音波素子４１、経路部材４２および音響カプラント４３を含む。超音波素子４１は、配管Ｐに対して所定の角度で超音波を送信しかつ超音波を受信するように配置され、音響接合剤により経路部材４２に接合される。経路部材４２は、開口部ｈ２を閉塞するように図示しないシール部材を介してケーシング２０に取り付けられる。音響カプラント４３は、経路部材４２と配管Ｐとの間に配置される。

センサユニット３０，４０は、超音波素子３１，４１による超音波の送信方向または受信方向が第１の方向（ケーシング１０の長手方向）を含むように配置される。具体的には、第１の方向は、超音波素子３１，４１による超音波の送信方向または受信方向が取付面１０ａに投影された方向を意味する。したがって、第１の方向と取付面１０ａに垂直な方向とのベクトル和が、超音波素子３１，４１による超音波の送信方向または受信方向となる。

上記の配置（いわゆるＺ型配置）においては、超音波素子３１により送信された超音波は、経路部材３２および音響カプラント３３を通して入射角θで配管Ｐ内の流体に入射される。流体を通過した超音波は、出射角θで配管Ｐを透過し、音響カプラント４３および経路部材４２を通して超音波素子４１により受信される。超音波素子４１により送信された超音波は、経路部材４２および音響カプラント４３を通して入射角θで配管Ｐ内の流体に入射される。流体を通過した超音波は、出射角θで配管Ｐを透過し、音響カプラント３３および経路部材３２を通して超音波素子３１により受信される。

制御基板５０には、制御部５１が設けられる。制御部５１は、ケーシング１０内でセンサユニット３０に接続されるとともに、ケーブル５を通してケーシング２０内のセンサユニット４０に接続される。制御部５１は、センサユニット３０，４０の動作を制御するとともに、センサユニット３０，４０から超音波の送受信の結果を示す出力信号を取得する。また、制御部５１は、取得された出力信号に基づいて、配管Ｐ内を流れる流体の速度および流量を算出する。

電源基板６０には、変圧器、整流素子、電圧レギュレータ、平滑用コンデンサおよびヒューズ等を含む電圧変換部６１が設けられる。電圧変換部６１は、端子台８０に設けられた複数の端子から入力される高電圧（例えば１００Ｖ〜２４０Ｖの交流電圧）を低電圧（例えば３６Ｖ未満の直流電圧）に変換し、変換された電圧を制御基板５０および表示基板７０に出力する。なお、電圧変換部６１は、蓄電用のコンデンサを含んでもよい。これにより、電圧変換部６１は、端子台８０からの電圧の入力が瞬間的に遮断された場合でも、制御基板５０および表示基板７０への電圧の出力を継続することができる。

表示基板７０には、反射部材および遮光部材を含む表示部７１が設けられる。本実施の形態においては、表示部７１はセグメント表示器であるが、ドットマトリクス表示器または液晶表示器であってもよい。表示部７１には、制御部５１により算出された流体の速度および流量等の種々の情報が表示される。使用者は、窓部材１７を通してケーシング１０の上方から表示部７１を視認することができる。

端子台８０には、ケーシング１０の外部の機器と接続される複数の端子が設けられる。ケーシング１０、センサユニット３０、制御基板５０、電源基板６０、表示基板７０および端子台８０の詳細な構成および配置については後述する。

（２）ケーシング
図３は、ケーシング１０の斜視図である。図３に示すように、ケーシング１０（金属ケース１２）の長手方向における一方の端面を端面１０ｃと呼び、他方の端面を端面１０ｄと呼ぶ。ケーシング１０の端面１０ｃには、ケーブル３，４を接続するためのポート１３，１４が幅方向に並ぶように形成される。

ケーブル３には、ケーシング１０の外部電源から図２の電源基板６０に電圧を入力するための電気経路が設けられる。外部電源は、例えば１００Ｖ〜２４０Ｖの交流電圧を供給する商用電源である。ケーブル４には、外部装置と図２の制御基板５０との間で信号を伝達するための電気経路が設けられる。外部装置は、例えばパーソナルコンピュータまたはプログラマブルロジックコントローラである。ケーブル３，４の電気経路は、端子台８０の複数の端子に接続される。図３においては、ケーブル３，４の電気経路の図示を省略している。

ポート１３は、ケーブル３のコネクタ３Ａが取り付けられる取付部１３Ａを含む。取付部１３Ａにコネクタ３Ａが取り付けられることにより、ポート１３はケーブル３をケーシング１０の外部から内部に通過させつつ保持する。ポート１４は、ケーブル４のコネクタ４Ａが取り付けられる取付部１４Ａを含む。取付部１４Ａにコネクタ４Ａが取り付けられることにより、ポート１４はケーブル４をケーシング１０の外部から内部に通過させつつ保持する。

ポート１３の取付部１３Ａとケーブル３のコネクタ３Ａとの間には、防水構造が設けられる。同様に、ポート１４の取付部１４Ａとケーブル４のコネクタ４Ａとの間には防水構造が設けられる。これにより、ケーシング１０の耐水性および耐油性等の耐久性を向上させることができる。その結果、より厳しい環境においても超音波流量計１００を使用することができる。

ケーシング１０の端面１０ｄには、ケーシング１０内において図２の制御基板５０と接続された接続部１５が形成される。ケーシング１０の接続部１５にケーブル５の一端が接続されるとともに、図２のケーシング２０内のセンサユニット４０にケーブル５の他端部が接続される。ケーブル５を通して、制御基板５０からセンサユニット４０に制御のための制御信号（超音波素子４１の励起信号）が与えられるとともに、センサユニット４０から制御基板５０に超音波の出力信号が与えられる。

ケーシング１０の主面１０ｂには、上下方向に貫通する略矩形状の開口部ｈ３，ｈ４が端面１０ｃから端面１０ｄに向かって長手方向にこの順で並ぶように形成される。端子台８０は、ケーシング１０内において、開口部ｈ３と上下方向に重なりかつ開口部ｈ３と近接する位置に配置される。これにより、開口部ｈ３からケーシング１０内の端子台８０が露出する。そのため、使用者は、ケーブル３，４の電気経路を端子台８０の複数の端子に接続する作業をケーシング１０の上方から容易に行うことができる。

接続作業が行われないときには、開口部ｈ３を覆うカバー部材１６が図示しないシール部材を介してケーシング１０の主面１０ｂに取り付けられる。これにより、端子台８０が保護されるとともに、使用者が端子台８０の端子に接触することが防止される。

開口部ｈ４には、図示しないシール部材を介して窓部材１７が嵌め込まれる。窓部材１７は、例えばガラスにより形成される。表示部７１は、ケーシング１０内において、窓部材１７と上下方向に重なりかつ窓部材１７と近接する位置に配置される。これにより、使用者は、窓部材１７を通してケーシング１０の上方からケーシング１０内の表示部７１を視認することができる。

ケーシング１０の主面１０ｂには、開口部ｈ４の一辺に近接して幅方向に並ぶように複数（本例では３個）の操作部１８が設けられる。操作部１８は、図２の表示基板７０を通して制御基板５０に接続される。操作部１８は、種々の情報を超音波流量計１００に入力するために用いられる。種々の情報は、配管Ｐ内を流れる流体の速度を算出するために必要な情報（例えば配管Ｐの内径等）、または配管Ｐ内を流れる流体の流量についてのしきい値等を含む。

また、ケーシング１０の主面１０ｂにおける端面１０ｄの近傍の部分には、表示ランプ１９が設けられる。表示ランプ１９は、例えば異なる色彩で発光する複数の発光ダイオードを含み、表示基板７０を通して制御基板５０に接続される。後述するように、超音波流量計１００は、流量スイッチとしても動作する。表示ランプ１９は、流量スイッチの動作状態に対応して異なる表示状態（例えば色彩）で点灯する。

（３）センサユニット、制御基板および電源基板の配置
図４は、幅方向に直交するケーシング１０の断面図である。図４に示すように、上記の表示基板７０および端子台８０の配置によれば、ケーシング１０内において、端子台８０の下方および表示基板７０の下方に比較的大きい収容空間Ｖ１，Ｖ２がそれぞれ形成される。収容空間Ｖ１には、センサユニット３０が収容される。収容空間Ｖ２には、制御基板５０および電源基板６０（図２）が収容される。

図５は、制御基板５０、電源基板６０および表示基板７０の位置関係を示す図である。図５に示すように、制御基板５０、電源基板６０および表示基板７０は、保持部材１１１，１１２により位置関係が維持された状態で一体的に保持される。これにより、制御基板５０、電源基板６０、および表示基板７０からなる電子回路ユニット１１０が形成され、放熱性および断熱性を維持しつつ表示基板７０、制御基板５０および電源基板６０を容易にケーシング１０に設けることができる。

図６は、図５の電子回路ユニット１１０の分解斜視図である。図６に示すように、保持部材１１１は、水平部１１１ａと、幅方向における水平部１１１ａの一端から下方に延びる垂直部１１１ｂとを含み、略Γ型形状の断面を有する。垂直部１１１ｂは、水平部１１１ａよりも厚み幅が大きくなるように形成されるとともに、内部が中空になるように肉抜きされている。

保持部材１１２は、保持部材１１１と同様に、水平部１１２ａと、幅方向における水平部１１２ａの一端から下方に延びる垂直部１１２ｂとを含み、略Γ型形状の断面を有する。垂直部１１２ｂは、水平部１１２ａよりも厚み幅が大きくなるように形成されるとともに、内部が中空になるように肉抜きされている。

保持部材１１１，１１２は、水平部１１１ａ，１１２ａが略面一となるように配置される。表示基板７０は、表示部７１が実装される実装面７０ａを有する。表示基板７０は、実装面７０ａが上方を向く状態で、保持部材１１１，１１２をまたぐように水平部１１１ａ，１１２ａの上面に保持される。

制御基板５０は、制御部５１が実装される実装面５０ａ（後述する図７）を有する。制御基板５０は、実装面５０ａが幅方向を向くように直立した状態で保持部材１１１の垂直部１１１ｂの中空部内に保持される。電源基板６０は、電圧変換部６１が実装される実装面６０ａを有する。電源基板６０は、実装面６０ａが幅方向を向くように直立した状態で保持部材１１２の垂直部１１２ｂの中空部内に保持される。

図７は、長手方向に直交するケーシング１０の断面図である。図７に示すように、組み立てられた電子回路ユニット１１０がケーシング１０内に収容される。電子回路ユニット１１０内において保持部材１１１，１１２に保持された表示基板７０の下方が収容空間Ｖ２となり、制御基板５０および電源基板６０が収容空間Ｖ２に配置されることとなる。このように、保持部材１１１，１１２により制御基板５０、電源基板６０および表示基板７０、の位置関係を維持しつつ制御基板５０、電源基板６０および表示基板７０を容易にケーシング１０に設けることができる。

本実施の形態においては、ケーシング１０の上部（金属ケース１２）は金属部材により形成される。そのため、金属ケース１２を通して制御基板５０および電源基板６０から発生する熱を効率よく外部に放散することができる。金属ケース１２の表面には、放熱性を向上させるための部材がさらにコーティングされてもよい。

また、ケーシング１０内には、制御部５１と金属ケース１２の内面とに接触するように配置された放熱部材５７が設けられる。放熱部材５７は、シリコーンゴム等の熱伝導放熱シートにより形成される。これにより、放熱部材５７および金属ケース１２を介して制御部５１から発生する熱をより効率よく外部に放散することができる。

本実施の形態においては、放熱部材５７は熱伝導放熱シートにより形成されるが、本発明はこれに限定されない。放熱部材５７は、熱伝導放熱シートに加えて、または熱伝導放熱シートに代えてヒートシンク等の放熱フィンにより形成されてもよい。なお、本実施の形態のように、制御部５１は、その一部が制御基板５０を貫通するように実装され、放熱部材５７は、制御基板５０を貫通した制御部５１の部分に接触するように設けられてもよい。

さらに、制御基板５０および電源基板６０は、直立した状態で配置されるので、制御基板５０および電源基板６０から発生する熱を効率よく放散させつつケーシング１０を幅方向にコンパクトにすることができる。制御基板５０の実装面５０ａと電源基板６０の実装面６０ａとは、幅方向において、ケーシング１０の幅方向の寸法の７割以上離間することが好ましい。この場合、電圧変換部６１から制御部５１に放射されるノイズの影響を容易に低減することができる。

また、本実施の形態においては、配管Ｐに取り付けられるケーシング１０の下部（樹脂ケース１１）は樹脂部材により形成される。そのため、配管Ｐ内に高温の流体が流れる場合でも、流体の熱がケーシング１０内にはほとんど伝達しない。特に、本実施の形態においては、ケーシング１０の一対の突出部１０ｐが配管Ｐと接触し、樹脂ケース１１の取付面１０ａは配管Ｐとは接触せずに離間する。したがって、流体の熱がケーシング１０内に伝達することをより効率よく防止することができる。

さらに、ケーシング１０内において、制御部５１と樹脂ケース１１とは上下方向に離間し、電圧変換部６１と樹脂ケース１１とは上下方向に離間する。この場合、制御部５１と樹脂ケース１１との間に空気断熱層Ｌ１が設けられ、電圧変換部６１と樹脂ケース１１との間に空気断熱層Ｌ２が設けられる。これにより、配管Ｐ内を流れる流体の熱が制御部５１および電圧変換部６１に伝達することをさらに確実に防止することができる。これらの結果、配管Ｐ内に高温の流体が流れる場合でも、高温に起因した制御部５１および電圧変換部６１への悪影響を防止することができる。

また、本実施の形態においては、保持部材１１１，１１２と樹脂ケース１１とが物理的に離間することにより、保持部材１１１，１１２と樹脂ケース１１との間にもそれぞれ空気断熱層Ｌ３，Ｌ４が形成される。そのため、高温に起因した制御部５１および電圧変換部６１への悪影響をより確実に防止することができる。

（４）制御基板
図８は、制御基板５０の構成を示すブロック図である。図８に示すように、制御基板５０の実装面５０ａには、制御部５１および記憶部５２が実装される。制御部５１は、例えばＣＰＵ（中央演算処理装置）により実現され、測定部５３、受付部５４、算出部５５および出力部５６を含む。

記憶部５２は、例えば揮発性メモリまたはハードディスクを含み、超音波流量計１００を動作させるための種々のデータおよびシステムプログラムを記憶する。制御部５１が記憶部５２に記憶されたシステムプログラムを実行することにより、測定部５３、受付部５４、算出部５５および出力部５６の機能が実現される。

測定部５３は、超音波を送信および受信するように図２のセンサユニット３０，４０を制御するとともに、センサユニット３０，４０から出力信号を取得する。また、測定部５３は、取得された出力信号に基づいて、超音波素子３１により送信された超音波が超音波素子４１により受信されるまでの時間と超音波素子４１により送信された超音波が超音波素子３１により受信されるまでの時間との差（以下、時間差と呼ぶ。）を測定する。受付部５４は、図３の操作部１８から配管Ｐの内径およびしきい値等の種々の情報の入力を受け付ける。

算出部５５は、下記式（１）および（２）に基づいて配管Ｐ内を流れる流体の速度Ｖ_ｆおよび流量Ｑをそれぞれ算出する。ここで、Δｔは測定部５３により測定された時間差であり、ｄは受付部５４により受け付けられた配管Ｐの内径である。θは超音波の入射角であり、Ｖ_ｓは超音波の速度であり、Ｋは配管Ｐの断面内で所定の分布を有する流体の速度を平均速度に換算するための流量補正係数である。入射角θ、速度Ｖ_ｓおよび流量補正係数Ｋは既知である。

出力部５６は、受付部５４により受け付けられたしきい値と算出部５５により算出された流量Ｑとの比較結果に基づいて、図３のケーブル４を通して接続された外部装置に切替信号を出力する。切替信号は、外部装置のオン状態とオフ状態とを切り替えるための信号である。このように、超音波流量計１００は、配管Ｐ内にしきい値以上の流量で流体が流れているか否かに基づいて外部装置への切替信号の状態を変化させる流量スイッチとして動作することも可能である。

また、出力部５６は、受付部５４により受け付けられたしきい値または算出部５５により算出された速度Ｖ_ｆもしくは流量Ｑ等を表示するように図２の表示部７１を制御する。さらに、出力部５６は、外部装置のオン状態とオフ状態とを識別可能に点灯するように図３の表示ランプ１９を制御する。本実施の形態においては、表示ランプ１９は、外部装置がオン状態である場合に緑色に点灯し、外部装置がオフ状態である場合に赤色に点灯する。これにより、使用者は、外部装置のオン状態とオフ状態とを容易に識別することができる。

（５）端子台
図９は、ケーシング１０内の端子台８０の構成を示す平面図である。図９に示すように、端子台８０は、樹脂等の絶縁材料により形成され、幅方向に並ぶ端子実装領域８１，８２を有する。端子実装領域８１，８２は、長手方向に沿ってポート１３，１４とそれぞれ並ぶように配置される。

端子実装領域８１には、銅等の金属材料により形成された端子８１ａ，８１ｂ，８１ｃが設けられる。端子８１ａ〜８１ｃの各々には、ねじ部材８１ｄを螺合可能なねじ孔が形成される。端子８１ａ，８１ｂは、図２の電圧変換部６１における電圧の入力部に接続される。端子８１ｃは、図２の電源基板６０の基準電位に接続される。

端子実装領域８２には、銅等の金属材料により形成された端子８２ａ，８２ｂ，８２ｃ，８２ｄが設けられる。端子８２ａ〜８２ｄの各々には、ねじ部材８２ｅを螺合可能なねじ孔が形成される。端子８２ａ〜８２ｄは、図８の出力部５６に接続される。端子８２ａが第１の制御チャンネルを構成し、端子８２ｃが第２の制御チャンネルを構成する。各制御チャンネルから切替信号が出力される。

端子実装領域８１と端子実装領域８２との間、および各端子８１ａ，８１ｂ，８２ａ〜８２ｄの間は、隔壁部材８４により電気的に短絡不能に隔てられる。なお、本実施の形態においては、端子８２ａおよび端子８２ｃが、幅方向に並ぶように配置される。また、端子８２ｂおよび端子８２ｄが、端子８２ａ，８２ｃから長手方向に変位した位置でかつ端子８２ａ，８２ｃよりも僅かに低い位置において、幅方向に並ぶように配置される。これにより、後述する配線接続における電線の干渉を容易に防止することができる。

端子実装領域８２には、端子８３ａ，８３ｂ，８３ｃ，８３ｄがさらに設けられる。本実施の形態においては、端子８３ａ〜８３ｄはメス型のピン端子である。端子８３ａは、電圧変換部６１における電圧の出力部に接続される。端子８３ｂは、制御基板５０および電源基板６０の基準電位に接続される。端子８３ｃ，８３ｄは、制御基板５０に接続される。端子８３ｃが第１の制御チャンネルを構成し、端子８３ｄが第２の制御チャンネルを構成する。各制御チャンネルから出力される切替信号の基準電位は共通である。

図１０は、端子台８０への配線接続の一例を示す図である。図１０の接続例においては、端子８３ａ〜８３ｄは使用されない。図１０に示すように、ケーブル３には、コネクタ３Ａおよび電気経路３Ｂが設けられる。電気経路３Ｂは、外部電源のライブ端子、ニュートラル端子およびグランド端子にそれぞれ接続された電線３ａ，３ｂ，３ｃを含む。各電線３ａ〜３ｃの先端には、リング状のラグ端子が圧着される。

ケーブル３のコネクタ３Ａがポート１３の取付部１３Ａに取り付けられることにより、電気経路３Ｂがケーシング１０の端面１０ｃから内部に挿通されつつ保持される。電線３ａ〜３ｃの先端は、ケーシング１０内において、端子台８０の端子実装領域８１に位置する。ここで、電線３ａ〜３ｃは、ラグ端子に図９のねじ部材８１ｄが挿通されることにより端子８１ａ〜８１ｃにそれぞれ取り付けられる。

ケーブル４には、コネクタ４Ａおよび電気経路４Ｂが設けられる。電気経路４Ｂは、外部装置の第１および第２の入出力チャンネルにそれぞれ接続された電線４ａ，４ｃを含むとともに、外部の制御電源の正電位および基準電位にそれぞれ接続された電線４ｂ，４ｄを含む。各電線４ａ〜４ｄの先端には、リング状のラグ端子が圧着される。

ケーブル４のコネクタ４Ａがポート１４の取付部１４Ａに取り付けられることにより、電気経路４Ｂがケーシング１０の端面１０ｃから内部に挿通されつつ保持される。電線４ａ〜４ｄの先端は、ケーシング１０内において、端子台８０の端子実装領域８２に位置する。ここで、電線４ａ〜４ｄは、ラグ端子に図９のねじ部材８２ｅが挿通されることにより端子８２ａ〜８２ｄにそれぞれ取り付けられる。

本実施の形態においては、切替信号の出力方式をＮＰＮ方式とＰＮＰ方式とで選択することができる。ＮＰＮ方式においては、外部装置の基準電位は、制御電源の正電位（端子８２ｂの電位）と等しくなるように維持される。ＰＮＰ方式においては、外部装置の基準電位は、制御電源の基準電位（端子８２ｄの電位）と同電位になるように維持される。

この配線接続によれば、外部電源から供給される例えば１００Ｖ〜２４０Ｖの交流電圧が、ケーブル３の電気経路３Ｂの電線３ａ〜３ｃおよび端子台８０の端子８１ａ〜８１ｃを通して図２の電圧変換部６１に入力される。電圧変換部６１において、入力された交流電圧が例えば３６Ｖ未満の直流電圧に変換される。電圧変換部６１により変換された直流電圧は、図２の制御基板５０および表示基板７０に出力される。これにより、超音波流量計１００が動作する。

また、図８の出力部５６から出力される切替信号が、端子台８０の端子８２ａ（第１の制御チャンネル）およびケーブル４の電気経路４Ｂの電線４ａを通して外部装置の第１の入出力チャンネルに入力される。同様に、出力部５６から出力される切替信号が、端子台８０の端子８２ｃ（第２の制御チャンネル）およびケーブル４の電気経路４Ｂの電線４ｃを通して外部装置の第２の入出力チャンネルに入力される。これにより、配管Ｐ内に流れる流体の流量に基づいて、各入出力チャンネルに対応する外部装置のオン状態とオフ状態とを切り替えることができる。

また、外部装置は、第２の入出力チャンネルから超音波流量計１００に種々の指示を与えるための指示信号を出力することができる。この場合、外部装置の第２の入出力チャンネルから出力される指示信号は、ケーブル４の電気経路４Ｂの電線４ｃおよび端子台８０の端子８２ｃ（第２の制御チャンネル）を通して制御基板５０に与えられる。

図１１は、端子台８０への配線接続の他の例を示す図である。図１１の接続例においては、端子８１ａ〜８１ｃおよび端子８２ａ〜８２ｄは使用されない。また、ポート１３には、ケーブル３が接続されない。そのため、図１１に示すように、ポート１３には、ケーシング１０内への液体の浸入を防止可能に閉塞部材１０２が取り付けられる。この場合、ケーシング１０の耐水性および耐油性等の耐久性を向上させることができる。

ケーブル４には、コネクタ４Ａ、電気経路４Ｃ，４Ｄおよびソケット４Ｅが設けられる。また、ケーシング１０の外部には、上記の外部電源の電圧よりも低い電圧（例えば２４Ｖ）を供給する直流電源が設けられる。コネクタ４Ａは、Ｍ１２コネクタである。電気経路４Ｃは、直流電源の出力端子およびグランド端子にそれぞれ接続された電線４ｅ，４ｆを含む。電気経路４Ｄは、外部装置の第１および第２の入出力チャンネルにそれぞれ接続された電線４ｇ，４ｈを含む。ソケット４Ｅは、電線４ｅ〜４ｈの先端を一体的に保持する。ソケット４Ｅにより保持された各電線４ｅ〜４ｈの先端には、オス型のピン端子が形成される。

ケーブル４のコネクタ４Ａがポート１４の取付部１４Ａに取り付けられることにより、電気経路４Ｃ，４Ｄがケーシング１０の端面１０ｃから内部に挿通されつつ保持される。ソケット４Ｅにより保持された電線４ｅ〜４ｈの先端は、ケーシング１０内において、端子台８０の端子実装領域８２に位置する。ここで、電線４ｅ〜４ｈは、ソケット４Ｅにより保持された状態で、端子８３ａ〜８３ｄにそれぞれ差し込まれる。

この配線接続によれば、直流電源から供給される例えば２４Ｖの直流電圧が、ケーブル４の電気経路４Ｃの電線４ｅ，４ｆ、端子台８０の端子８３ａ，８３ｂおよび図２の電圧変換部６１の出力部を通して、制御基板５０および表示基板７０に出力される。これにより、外部電源から電圧変換部６１に電圧が入力されない場合でも超音波流量計１００が動作する。

また、図８の出力部５６から出力される切替信号が、端子台８０の端子８３ｃ（第１の制御チャンネル）およびケーブル４の電気経路４Ｄの電線４ｇを通して外部装置の第１の入出力チャンネルに入力される。同様に、出力部５６から出力される切替信号が、端子台８０の端子８３ｄ（第２の制御チャンネル）およびケーブル４の電気経路４Ｄの電線４ｈを通して外部装置の第２の入出力チャンネルに入力される。これにより、配管Ｐ内に流れる流体の流量に基づいて、各入出力チャンネルに対応する外部装置のオン状態とオフ状態とを切り替えることができる。

さらに、外部装置の第２の入出力チャンネルから出力される指示信号が、ケーブル４の電気経路４Ｄの電線４ｈ（第２の制御チャンネル）および端子台８０の端子８３ｄを通して制御基板５０に与えられる。これにより、超音波流量計１００に種々の指示を与えることができる。

図１１の例においては、電気経路４Ｃと電気経路４Ｄとが共通のケーブル４に設けられるので、電気経路４Ｃと電気経路４Ｄとを一体的に取り扱うことができる。これにより、超音波流量計１００の取り扱い性を向上させることができる。また、電気経路４Ｃと電気経路４Ｄとを含むケーブル４が共通のポート１４を用いて保持されるので、ケーシング１０にポートを追加する必要がない。これにより、ケーシング１０が大型化することを防止することができる。

（６）変形例
（ａ）図１２は、第１の変形例におけるケーシング１０内の構成を示す模式的断面図である。図１２に示すように、第１の変形例においては、実装面６０ａが上方を向く状態で表示基板７０の下方に電源基板６０が配置される。また、実装面５０ａが上方を向く状態で電源基板６０の下方に制御基板５０が配置される。制御基板５０に実装された制御部５１と金属ケース１２の内面とに接触するように放熱部材５７が配置される。本例においては、放熱部材５７が例えばヒートシンクにより形成される。このように、制御基板５０および電源基板６０は直立した状態で配置されずに、水平姿勢等の他の姿勢で配置されてもよい。

（ｂ）図１３は、第２の変形例におけるケーシング１０内の構成を示す模式的断面図である。図１３に示すように、第２の変形例においては、制御基板５０の実装面５０ａと電源基板６０の実装面６０ａとの間に電磁波吸収部材１０３がさらに配置される。この場合、電圧変換部６１から制御部５１に放射されるノイズが電磁波吸収部材１０３により吸収される。これにより、電圧変換部６１から制御部５１に放射されるノイズの影響を容易に低減することができる。

（７）効果
本実施の形態に係る超音波流量計１００においては、ケーシング１０の端面１０ｃ、端子台８０および表示基板７０が長手方向に並ぶ。この構成においては、幅方向にケーシングを小型化することができる。多数の配管Ｐが複雑に入り組んだ環境においては、配管Ｐの幅方向における作業空間を十分に確保することは困難である。このような環境においても、上記の構成によれば、長手方向が流体の流れる方向に沿う状態でケーシング１０を配管Ｐに取り付けることが容易となり、超音波流量計１００の使い勝手が向上する。

また、センサユニット３０、制御基板５０および電源基板６０が収容空間Ｖ１，Ｖ２に分散的に配置される。そのため、ケーシング１０の長手方向および幅方向の寸法の増加を抑制することができるとともに、ケーシング１０の上下方向の寸法の増加を抑制することができる。これにより、超音波流量計１００をコンパクト化することができる。さらに、端子台８０上には、端子実装領域８１，８２が設けられる。この場合、端子８１ａ〜８１ｃ，８２ａ〜８２ｄをセンサユニット３０、制御基板５０および電源基板６０と干渉させることなくコンパクトに配置することができる。

ケーシング１０の端面１０ｃのポート１３により保持されつつポート１３を通過した電気経路３Ｂは、端子８１ａ〜８１ｃを介して電源基板６０に接続される。外部から端子８１ａ〜８１ｃを介して電源基板６０に供給される高電圧は低電圧に変換され、制御基板５０に供給される。そのため、電気経路３Ｂを通して高電圧を外部から超音波流量計１００に供給することが可能となり、電気経路３Ｂを長い距離引き回しても、電圧降下に起因した悪影響が発生することを防止することができる。したがって、屋外で超音波流量計１００を使用する場合でも、高い精度で流量を算出することができる。

また、ケーシング１０の端面１０ｃのポート１４により保持されつつポート１４を通過した電気経路４Ｂは、端子８２ａ〜８２ｄを介して制御基板５０に接続される。そのため、電気経路４Ｂを通して制御基板５０とケーシング１０の外部との間で信号を伝達させることが可能である。

さらに、ケーシング１０の主面１０ｂには、カバー部材１６により閉塞および開放可能な開口部ｈ３が形成される。開口部ｈ３の開放時に開口部ｈ３を通して端子８１ａ〜８１ｃ，８２ａ〜８２ｄが露出する。この構成によれば、使用者は、開口部ｈ３を開放することにより、開口部ｈ３を通して電気経路３Ｂ，４Ｂを端子８１ａ〜８１ｃ，８２ａ〜８２ｄに接続する作業をケーシング１０の上方から容易に行うことができる。接続作業が行われないときには、開口部ｈ３を閉塞させることにより端子８１ａ〜８１ｃ，８２ａ〜８２ｄを保護するとともに、使用者が端子８１ａ〜８１ｃ，８２ａ〜８２ｄに接触することを防止することができる。

また、上記の構成においては、カバー部材１６は端子８１ａ〜８１ｃ，８２ａ〜８２ｄを露出させる開口部ｈ３を閉塞可能に設けられればよく、ケーシング１０の全体を覆うように設けられる必要がない。そのため、多数の配管Ｐが複雑に入り組むことにより作業空間を十分に確保することが困難な環境においても、使用者は、端子８１ａ〜８１ｃ，８２ａ〜８２ｄを開口部ｈ３から容易に露出させ、接続作業を行うことができる。

これらの結果、ケーシング１０をコンパクト化して超音波流量計１００の使い勝手を高めるとともに、狭い作業空間でも電気経路３Ｂ，４Ｂを端子８１ａ〜８１ｃ，８２ａ〜８２ｄに容易に接続することができる。

（８）他の実施の形態
（ａ）上記実施の形態において、算出部５５は伝播時間差方式に基づいて式（２）により配管Ｐ内を流れる流体の流量Ｑを算出するが、本発明はこれに限定されない。算出部５５はドップラー方式に基づいて配管Ｐ内を流れる流体の流量Ｑを算出してもよい。この場合、超音波素子３１，４１の一方が超音波送信素子により構成され、超音波素子３１，４１の他方が超音波受信素子により構成されてもよい。

（ｂ）上記実施の形態において、センサユニット３０，４０はいわゆるＺ型配置で設けられるが、本発明はこれに限定されない。配管Ｐが比較的小型である場合には、センサユニット３０，４０は、配管Ｐが延びる方向に並ぶ配置（いわゆるＶ型配置）で設けられてもよい。この構成においては、センサユニット４０はケーシング２０内に設けられず、ケーシング１０内に設けられてもよい。

Ｖ型配置においては、超音波素子３１により送信された超音波は、経路部材３２および音響カプラント３３を通して入射角θで配管Ｐ内の流体に入射される。流体を通過した超音波は、反射角θで配管Ｐの内面で反射され、音響カプラント４３および経路部材４２を通して超音波素子４１により受信される。同様に、超音波素子４１により送信された超音波は、経路部材４２および音響カプラント４３を通して入射角θで配管Ｐ内の流体に入射される。流体を通過した超音波は、反射角θで配管Ｐの内面で反射され、音響カプラント３３および経路部材３２を通して超音波素子３１により受信される。

（ｃ）上記実施の形態において、センサユニット３０が収容空間Ｖ１に配置され、制御基板５０および電源基板６０が収容空間Ｖ２に配置されるが、本発明はこれに限定されない。センサユニット３０の制御基板５０、電源基板６０の一部または全部が収容空間Ｖ１に配置されてもよい。あるいは、センサユニット３０の制御基板５０、電源基板６０の一部または全部が収容空間Ｖ２に配置されてもよい。

（ｄ）上記実施の形態において、電圧変換部６１の入力部に十分に高い値を有する交流電圧が供給されるが、本発明はこれに限定されない。電圧変換部６１の入力部に十分に高い値を有する直流電圧が供給されてもよい。この構成においては、電圧変換部６１は整流素子および平滑用コンデンサを含まない。

（ｅ）上記実施の形態において、超音波流量計１００はケーシング２０を含むが、本発明はこれに限定されない。センサユニット３０，４０が上記のＶ型配置で設けられる場合には、超音波流量計１００はケーシング２０を含まなくてもよい。また、センサユニット４０と同様の機能を有するセンサユニットが別途設けられる場合には、超音波流量計１００は、ケーシング２０およびセンサユニット４０を含まなくてもよい。

（ｆ）上記実施の形態において、制御基板５０の実装面５０ａと電源基板６０の実装面６０ａとは、幅方向においてケーシング１０の幅方向の寸法の７割以上離間するが、本発明はこれに限定されない。第２の変形例のように、電圧変換部６１から制御部５１に放射されるノイズの影響が小さい場合には、制御基板５０の実装面５０ａと電源基板６０の実装面６０ａとの幅方向における距離は、ケーシング１０の幅方向の寸法の７割未満であってもよい。

（９）請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応関係
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応の例について説明するが、本発明は下記の例に限定されない。請求項の各構成要素として、請求項に記載されている構成または機能を有する他の種々の要素を用いることもできる。

上記実施の形態においては、配管Ｐが配管の例であり、センサユニット３０，４０がそれぞれ第１および第２のセンサユニットの例であり、算出部５５が流量算出部の例であり、電圧変換部６１が電圧変換部の例である。取付面１０ａが取付面の例であり、主面１０ｂが主面の例であり、端面１０ｃ，１０ｄがそれぞれ第１および第２の端部の例であり、ケーシング１０がケーシングの例であり、表示部７１が表示部の例である。端子台８０が端子台の例であり、電気経路３Ｂが第１の電気経路の例であり、電気経路４Ｂまたは電気経路４Ｄが第２の電気経路の例であり、電気経路４Ｃが第３の電気経路の例であり、端子８１ａ〜８１ｃが第１の端子の例である。

端子８２ａ〜８２ｄまたは端子８３ｃ，８３ｄが第２の端子の例であり、端子８３ａ，８３ｂが第３の端子の例であり、開口部ｈ３が開口部の例であり、カバー部材１６がカバー部材の例である。ポート１３，１４がそれぞれ第１および第２のポートの例であり、超音波流量計１００が超音波流量計の例であり、収容空間Ｖ１，Ｖ２がそれぞれ第１および第２の収容空間の例であり、ケーブル４がケーブルの例である。

コネクタ４Ａがコネクタの例であり、取付部１４Ａが取付部の例であり、閉塞部材１０２が閉塞部材の例であり、接続部１５が接続部の例であり、実装面５０ａ，６０ａがそれぞれ第１および第２の実装面の例である。制御基板５０が制御基板の例であり、電源基板６０が電源基板の例であり、電磁波吸収部材１０３が電磁波吸収部材の例であり、放熱部材５７が放熱部材の例であり、空気断熱層Ｌ１，Ｌ２が空気断熱層の例であり、保持部材１１１，１１２が保持部材の例である。

１，２…クランプ部材、３〜５…ケーブル、３ａ〜３ｃ，４ａ〜４ｈ…電線、３Ａ，４Ａ…コネクタ、３Ｂ，４Ｂ〜４Ｄ…電気経路、４Ｅ…ソケット、１０，２０…ケーシング、１０ａ，２０ａ…取付面、１０ｂ…主面、１０ｃ，１０ｄ…端面、１０ｐ，２０ｐ…突出部、１１，２１…樹脂ケース、１２，２２…金属ケース、１３，１４…ポート、１３Ａ，１４Ａ…取付部、１５…接続部、１６…カバー部材、１７…窓部材、１８…操作部、１９…表示ランプ、３０，４０…センサユニット、３１，４１…超音波素子、３２，４２…経路部材、３３，４３…音響カプラント、５０…制御基板、５０ａ，６０ａ，７０ａ…実装面、５１…制御部、５２…記憶部、５３…測定部、５４…受付部、５５…算出部、５６…出力部、５７…放熱部材、６０…電源基板、６１…電圧変換部、７０…表示基板、７１…表示部、８０…端子台、８１，８２…端子実装領域、８１ａ〜８１ｃ，８２ａ〜８２ｄ，８３ａ〜８３ｄ…端子、８１ｄ…ねじ部材、８４…隔壁、１００…超音波流量計、１０１…固定ねじ、１０２…閉塞部材、１０３…電磁波吸収部材、１１０…電子回路ユニット、１１１，１１２…保持部材、１１１ａ，１１２ａ…水平部、１１１ｂ，１１２ｂ…垂直部、ｈ１〜ｈ４…開口部、Ｌ１〜Ｌ４…空気断熱層、Ｐ…配管、Ｖ１，Ｖ２…収容空間

Claims (16)

1. 配管内を流れる流体への超音波の送信および配管内を流れる流体からの超音波の受信のうち少なくとも一方を行う第１のセンサユニットと、
   前記第１のセンサユニットの出力信号に基づいて配管内の流体の流量を算出する流量算出部と、
   外部から供給された第１の電圧を当該第１の電圧よりも低い第２の電圧に変換し、変換後の第２の電圧を前記流量算出部に供給する電圧変換部と、
   配管に取り付け可能な取付面を有しかつ前記取付面と反対側の主面を有するとともに、前記第１のセンサユニットによる超音波の送信方向または受信方向により規定される第１の方向における第１の端部を有し、前記第１のセンサユニット、前記流量算出部および前記電圧変換部を収容するケーシングと、
   前記ケーシングの前記主面に設けられ、前記流量算出部により算出された流量を表示する表示部と、
   前記ケーシング内で前記表示部と前記第１の端部との間に設けられた端子台と、
   前記ケーシング内で前記端子台上に設けられ、前記電圧変換部に接続されかつ前記第１の電圧を供給する第１の電気経路が接続可能である第１の端子と、
   前記ケーシング内で前記端子台上に設けられ、前記流量算出部に接続されかつ信号を伝達する第２の電気経路が接続可能である第２の端子とを備え、
   前記第１のセンサユニット、前記流量算出部および前記電圧変換部のうち少なくとも１つは、前記ケーシング内において前記表示部と前記取付面との間に配置され、
   前記ケーシングは、前記表示部と前記第１の端部との間において前記主面に開口部を有し、前記開口部を閉塞および開放可能に設けられるカバー部材を有し、
   前記第１の端部、前記開口部および前記表示部は、前記第１の方向に並ぶように配置され、
   前記第１の端子と前記第２の端子とは、前記開口部の開放時に前記開口部を通して露出するように配置され、
   前記ケーシングの前記第１の端部に、前記第１の電気経路が通過可能で前記第１の電気経路を保持する第１のポートと、前記第２の電気経路が通過可能で前記第２の電気経路を保持する第２のポートとが設けられる、超音波流量計。
2. 前記ケーシングは、前記端子台と前記取付面との間に第１の収容空間を有し、前記表示部と前記取付面との間に第２の収容空間を有し、
   前記第１のセンサユニット、前記流量算出部および前記電圧変換部のうちいずれかは前記第１の収容空間に収容され、前記第１のセンサユニット、前記流量算出部および前記電圧変換部のうち残りは前記第２の収容空間に収容される、請求項１記載の超音波流量計。
3. 前記第１のセンサユニットは前記第１の収容空間に収容され、前記流量算出部および前記電圧変換部は前記第２の収容空間に収容される、請求項２記載の超音波流量計。
4. 前記流量算出部に接続されかつ前記第１の電圧よりも低い第３の電圧を供給する第３の電気経路が接続可能である第３の端子をさらに備え、
   前記第２のポートは、前記第３の電気経路が通過可能で前記第３の電気経路を保持する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の超音波流量計。
5. 前記第２および第３の電気経路は、共通のケーブルに設けられ、
   前記第２のポートには、前記ケーブルのコネクタが取り付けられる取付部が設けられる、請求項４記載の超音波流量計。
6. 前記第１のポートを防水可能に閉塞する閉塞部材をさらに備える、請求項４または５記載の超音波流量計。
7. 配管を挟んで前記第１のセンサユニットと対向するように配管に取り付けられ、配管内を流れる流体への超音波の送信および配管内を流れる流体からの超音波の受信のうち少なくとも他方を行う第２のセンサユニットをさらに備え、
   前記流量算出部は、前記第２のセンサユニットの出力信号にさらに基づいて配管内の流体の流量を算出する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の超音波流量計。
8. 前記ケーシングの前記第１の方向における前記第１の端部とは反対の第２の端部に形成され、前記流量算出部が接続されるとともに、前記第２のセンサユニットが接続される接続部をさらに備える、請求項７記載の超音波流量計。
9. 前記流量算出部が実装される第１の実装面を有するとともに、前記第１の実装面が前記第１の方向に交差する第２の方向を向くように立てて配置される制御基板と、
   前記電圧変換部が実装される第２の実装面を有するとともに、前記第２の実装面が前記第２の方向を向くように立てて配置される電源基板とをさらに備える、請求項１〜８のいずれか一項に記載の超音波流量計。
10. 前記第１の実装面と前記第２の実装面とは、前記第２の方向において、前記ケーシングの第２の方向の寸法の７割以上離間する、請求項９記載の超音波流量計。
11. 前記流量算出部と前記電圧変換部との間に配置される電磁波吸収部材をさらに備える、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の超音波流量計。
12. 前記ケーシングの前記取付面を除く部分は金属部材により形成される、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の超音波流量計。
13. 前記流量算出部は、放熱部材を介して前記ケーシングの前記金属部材に接触するように配置される、請求項１２記載の超音波流量計。
14. 前記ケーシングの前記取付面は樹脂部材により形成される、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の超音波流量計。
15. 前記ケーシング内において、前記取付面と前記流量算出部および前記電圧変換部との間に空気断熱層が設けられる、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の超音波流量計。
16. 前記表示部、前記流量算出部および前記電圧変換部を保持しつつ前記ケーシングに取り付けられる保持部材をさらに備える、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の超音波流量計。

Images