(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024031974
(43)【公開日】2024-03-07
(54)【発明の名称】流量計
(51)【国際特許分類】
G01F 1/00 20220101AFI20240229BHJP
G01F 15/14 20060101ALI20240229BHJP
G01F 1/66 20220101ALN20240229BHJP
【FI】
G01F1/00 Z
G01F15/14
G01F1/66 101
【審査請求】有
【請求項の数】20
【出願形態】OL
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2023137430
(22)【出願日】2023-08-25
(31)【優先権主張番号】22192402.0
(32)【優先日】2022-08-26
(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP
(71)【出願人】
【識別番号】521552741
【氏名又は名称】カムストラップ・アクティーゼルスカブ
【氏名又は名称原語表記】Kamstrup A/S
(74)【代理人】
【識別番号】100099623
【弁理士】
【氏名又は名称】奥山 尚一
(74)【代理人】
【識別番号】100129425
【弁理士】
【氏名又は名称】小川 護晃
(74)【代理人】
【識別番号】100168642
【弁理士】
【氏名又は名称】関谷 充司
(74)【代理人】
【識別番号】100217076
【弁理士】
【氏名又は名称】宅間 邦俊
(74)【代理人】
【氏名又は名称】池本 理絵
(72)【発明者】
【氏名】ペーター・シュミット・ラウルセン
(72)【発明者】
【氏名】ラッセ・ピーレゴー
【テーマコード(参考)】
2F030
2F035
【Fターム(参考)】
2F030CA03
2F030CC02
2F030CC13
2F030CE09
2F030CE13
2F035DA08
2F035DA14
(57)【要約】 (修正有)
【課題】流量計に関する。
【解決手段】センサが流管3を通る流体の流れを測定するための信号を生成するように構成および配置される、流管およびセンサと、少なくとも1つのバッテリとプリント回路基板PCB15とを収容する電子機器ハウジング5であって、PCBには電子機器が装備されている、電子機器ハウジングと、少なくとも1つのバッテリによって電子機器および/またはセンサに電力を供給するために、少なくとも1つのバッテリの軸方向端接点をPCBに電気的に接続するための少なくとも1つの一対の細長いコネクタ要素とを含み、少なくとも1つのバッテリはPCBから離れて配置され、一対の細長いコネクタ要素のそれぞれは、少なくとも1つのバッテリを軸方向Xに固定する。
【選択図】
図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
センサ(19a、b)が流管(3)を通る流体の流れを測定するための信号を生成するように構成および配置される、流管(3)およびセンサ(19a、b)と、
少なくとも1つのバッテリ(23)とプリント回路基板PCB(15)とを収容する電子機器ハウジング(5)であって、前記PCB(15)には電子機器が装備される、電子機器ハウジング(5)と、
前記少なくとも1つのバッテリ(23)によって前記電子機器および/またはセンサ(19a、b)に電力を供給するために、前記少なくとも1つのバッテリ(23)の軸方向端接点(27)を前記PCB(15)に電気的に接続するための少なくとも1つの一対の細長いコネクタ要素(29)と、
を含む流量計(1)であって、
前記少なくとも1つのバッテリ(23)は、前記PCB(15)から距離(D3)に配置され、
前記一対の細長いコネクタ要素(29)のそれぞれは、前記PCB(15)に接続される第1の端部分(31)と、前記少なくとも1つのバッテリ(23)の前記端接点(27)のうちの1つに接続される接触部分(33)と、第2の端部分(35)とを含み、
前記電子機器ハウジング(5)は、内側突起(37)を含み、前記少なくとも1つの一対の細長いコネクタ要素(29)の各対の前記第2の端部分(35)は、前記内側突起(37)に対して軸方向に当接する、流量計(1)。
【請求項2】
前記少なくとも1つの一対の細長いコネクタ要素(29)の各対の前記第2の端部分(35)は、互いに離れて前記内側突起(37)に向かって成形されている、請求項1に記載の流量計(1)。
【請求項3】
前記少なくとも1つの一対の細長いコネクタ要素(29)の各対の前記第2の端部分(35)が、前記内側突起(37)に対して軸方向に当接することによって弾性的に変形および予荷重される、請求項1または2に記載の流量計(1)。
【請求項4】
前記電子機器ハウジング(5)がハウジング底部(6)を含み、前記少なくとも1つのバッテリ(23)と前記ハウジング底部(6)との間にギャップ(22)がある、請求項1から3のいずれか1項に記載の流量計(1)。
【請求項5】
前記少なくとも1つのバッテリ(23)と前記PCB(15)との間に空体積部分(25)がある、請求項1から4のいずれか1項に記載の流量計(1)。
【請求項6】
前記PCB上の前記電子機器の構成要素(45)が、前記PCB(15)から、前記少なくとも1つのバッテリ(21)と前記PCB(15)との間の体積部分(25)に突出している、請求項1から5のいずれか1項に記載の流量計(1)。
【請求項7】
前記少なくとも1つのバッテリ(23)が、単独の前記少なくとも1つの一対の細長いコネクタ要素(29)によって前記PCB(15)までの前記距離(D3)に保持される、請求項1から6のいずれか1項に記載の流量計(1)。
【請求項8】
前記少なくとも1つのバッテリ(23)が、前記流管(3)と前記電子機器ハウジング(5)との間に差し込まれている、請求項1から7のいずれか1項に記載の流量計(1)。
【請求項9】
前記電子機器ハウジング(5)が前記PCB(15)の下の下部体積(20)を画定し、前記下部体積(20)が下方向に先細になっている、請求項1から8のいずれか1項に記載の流量計(1)。
【請求項10】
前記電子機器ハウジング(5)は、前記少なくとも1つのバッテリ(23)を横方向(y)および/または軸方向(x)および/または下向き方向に固定するために、前記少なくとも1つのバッテリ(23)のリムを受け入れる少なくとも1つの凹部(43)を含む、請求項1から9のいずれか1項に記載の流量計(1)。
【請求項11】
前記少なくとも1つのバッテリ(23)は、バッテリの直径(D1)を定める本質的に円筒形の形状を有し、前記センサ(19a、b)は、前記流管(3)のセンサ壁に配置され、前記センサ壁は、前記電子機器ハウジング(5)のハウジング底部から前記バッテリ直径(D1)よりも離れている、請求項1から10のいずれか1項に記載の流量計(1)。
【請求項12】
前記センサ壁は、前記センサ(19a、b)が載る少なくとも1つの平坦なセンサ表面(21)を含み、前記少なくとも1つの平坦なセンサ表面(21)は、ハウジング底部(6)と平行に延びる、請求項9に記載の流量計(1)。
【請求項13】
前記センサ(19a、b)が、前記PCB(15)上および/または前記PCB(15)上の前記電子機器と本質的に同じ平面に配置される、請求項1から12のいずれか1項に記載の流量計(1)。
【請求項14】
前記少なくとも1つの一対の細長いコネクタ要素(29)の各対の前記第2の端部分(35)は、前記少なくとも1つのバッテリ(23)から前記内側突起(37)に向かって曲げられる、および/または折り畳まれる、請求項1から13のいずれか1項に記載の流量計(1)。
【請求項15】
各細長いコネクタ要素(29)の前記接触部分(33)は、前記細長いコネクタ要素(29)の前記第1の端部分(31)と前記細長いコネクタ要素(29)の前記第2の端部分(35)との間に配置される、請求項1から14のいずれか1項に記載の流量計(1)。
【請求項16】
各細長いコネクタ要素(29)の前記接触部分(33)は、前記少なくとも1つのバッテリ(23)の前記端接点(27)の1つに溶接またはろう付けされている、請求項1から15のいずれか1項に記載の流量計(1)。
【請求項17】
前記細長いコネクタ要素(29)のそれぞれは、前記第1の端部分(31)および/または前記第2の端部分(35)および/または前記接触部分(33)で形状補強されている、請求項1から16のいずれか1項に記載の流量計(1)。
【請求項18】
前記細長いコネクタ要素(29)のそれぞれは、プレス成形された金属ストリップであり、前記細長いコネクタ要素(29)の前記第2の端部分(35)は、1回または複数回、合計で90°以上の総角度(θ)だけ曲げられる、および/または折り畳まれている、請求項1から17のいずれか1項に記載の流量計(1)。
【請求項19】
前記一対の細長いコネクタ要素(29)の各対の前記第2の端部分(35)は、前記流量計(1)の組み立て中に前記内側突起(37)へと圧迫されると、前記少なくとも1つのバッテリ(23)に向かって弾性的に変形する、請求項1から18のいずれか1項に記載の流量計(1)。
【請求項20】
前記少なくとも1つのバッテリ(21)のそれぞれおよび細長いコネクタ要素(29)の各対は、事前に組み立てられたサブユニット(47)として配置され、前記一対の細長いコネクタ要素(29)の前記接触部分(33)は、前記バッテリ(23)の前記端接点(27)に溶接またはろう付けされ、前記一対の細長いコネクタ要素(29)の前記第2の端部分(35)は、前記バッテリの外周を越えて突出するため、前記事前に組み立てられたサブユニット(47)が前記一対の細長いコネクタ要素(29)の前記第2の端部分(35)上に立つことができるようになっている、請求項1から19のいずれか1項に記載の流量計(1)。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、流量計、特に流体の流れを測定し、消費値を無線で自動的に送信するように構成されたバッテリ式超音波流量計に関する。本開示の対象となる流量計の種類は、超音波流量計、磁気誘導流量計、渦流量計、コリオリ質量流量計、または他の種類の流量計である。
【背景技術】
【0002】
水、ガス、または熱エネルギーのすべての消費者は、消費量、すなわちそれに応じてユーティリティプロバイダによって請求されることになる消費量を測定するための流量計を必要とする。したがって、流量計は数百万単位で生産される必要がある大量生産品である。したがって、部品、材料、および組み立てコストの削減は、市場で競争できる流量計を提供するための絶え間ない課題である。
【0003】
欧州特許出願第3550272(B1)号から、自動化された大量生産プロセス中に、事前に組み立てられたサブアセンブリとして、バッテリと一緒にメータ電子機器を備えたPCBをカップ型のメータハウジングに取り付けることが知られている。
【0004】
本発明の目的は、欧州特許出願第3550272(B1)号から知られている流量計と比較して、部品および材料の数を減らすことである。
【発明の概要】
【0005】
本開示による流量計は、欧州特許出願第3550272(B1)号から知られている流量計のバッテリホルダを節約するように設計されている。
【0006】
本開示の第1の態様によれば、以下を含む流量計が提供される。
- センサが流管を通る流体の流れを測定するための信号を生成するように構成および配置される、流管およびセンサと、
- 少なくとも1つのバッテリとプリント回路基板PCBとを収容する電子機器ハウジングであって、PCBには電子機器が装備される、電子機器ハウジングと、
- 少なくとも1つのバッテリによって電子機器および/またはセンサに電力を供給するために、少なくとも1つのバッテリの軸方向端接点をPCBに電気的に接続するための少なくとも1つの一対の細長いコネクタ要素とを含み、
少なくとも1つのバッテリは、PCBから離れた場所に配置され、
一対の細長いコネクタ要素のそれぞれは、PCBに接続された第1の端部分、少なくとも1つのバッテリの端接点の1つに接続された接触部分、および第2の端部分を含み、
電子機器ハウジングは、内側突起を含み、少なくとも1つの一対の細長いコネクタ要素の各対の第2の端部分は、内側突起に対して軸方向に当接する。
【0007】
欧州特許出願第3550272(B1)号から知られている流量計のバッテリホルダは、事前に組み立てられたサブアセンブリ内のPCBに対してバッテリを固定するためのバッテリ用の嵌め込み要素として機能する。したがって、バッテリホルダを使用しない場合は、バッテリを軸方向、横方向、および垂直方向に固定することが技術的な課題である。流量計は、例えば流量計が設置されているのと同じパイプにポンプが接続されていることにより、外部からの振動にさらされると、バッテリに揺れの余地があると、電気接点が緩むという一般的なリスクがある。本開示による細長いコネクタ要素は、電気接点が緩むリスクを低減する。細長いコネクタ要素は、バッテリとPCBとの間の距離を維持するために、バッテリを上向き、すなわちPCBに向かって、好ましくは軸方向にも、固定する。横方向では、バッテリは、好ましくは、電子機器ハウジングおよび/または流管によって固定され得る。これにより、バッテリホルダが不要になり、節約できる。
【0008】
任意選択で、少なくとも1つの一対の細長いコネクタ要素の各対の第2の端部分は、互いに離れて内側突起に向かって成形される。これにより、第2の端部分は、内側突起に面する当接面を定めている。
【0009】
任意選択で、少なくとも1つ一対の細長いコネクタ要素の各対の第2の端部分は、内側突起に対して軸方向に当接することによって弾性的に変形され、予荷重される。したがって、接触要素とバッテリとの間の電気接点は、振動に対して、より弾力性がある。さらに、これは正の中心配置効果を有する可能性があり、その結果、バッテリは、内側突起の間に軸方向中心に配置される。
【0010】
任意選択で、電子機器ハウジングはハウジング底部を含むことができ、少なくとも1つのバッテリとハウジング底部との間に垂直ギャップがある。これにより、流管と電子機器ハウジングとの間に少なくとも1つのバッテリを差し込むことにより、より安定した位置にバッテリを配置できる。
【0011】
さらに、少なくとも1つのバッテリの下の垂直ギャップは、組み立てプロセスを容易にし得る。これは、少なくとも1つのバッテリのそれぞれおよび細長いコネクタ要素の各対が、組み立てプロセスにおいて、事前に組み立てられたサブユニットとして提供され得るからである。例えば、バッテリ供給業者は、バッテリにすでに溶接またはろう付けされた一対の細長いコネクタ要素を含む、事前に組み立てられたサブユニットとしてバッテリを出荷することができる。好ましくは、一対の細長いコネクタ要素の第2の端部分は、バッテリの外周を越えて突出することができ、その結果、事前に組み立てられたサブユニットは、一対の細長いコネクタ要素の第2の端部分上に立つことができる。言い換えれば、好ましくは円筒形のバッテリは、それがその側面にあるとき、転がらない。なぜなら、一対の細長いコネクタ要素の第2の端部分は、バッテリが立つことができる足を画定するからである。これにより、ロボットを使用して流量計の自動組み立てが容易になり、ロボットは事前に組み立てられたサブユニットをつかみ、それをPCBに取り付ける。
【0012】
任意選択で、少なくとも1つのバッテリとPCBとの間に空体積部分が存在し得る。欧州特許出願第3550272(B1)号では、少なくとも1つのバッテリとPCBとの間の体積がバッテリホルダで満たされる。本開示によれば、バッテリホルダはもはや必要ないので、少なくとも1つのバッテリとPCBとの間の体積部分は好ましくは空であり、これは部品の重量および多様性を低減する。
【0013】
任意選択で、PCB上の電子機器の構成要素は、PCBから、少なくとも1つのバッテリとPCBとの間の空間に突出することができる。これは、流量計をよりコンパクトに設計できるため、特に有益である。欧州特許出願第3550272(B1)号では、少なくとも1つのバッテリとPCBとの間の空間がバッテリホルダで満たされていた。したがって、コンデンサやインダクタンスなどのかさばる電子部品は他の場所に配置するか、バッテリとは反対側に向いたPCB側に配置する必要があった。本開示によれば、バッテリホルダはもはや必要ないため、少なくとも1つのバッテリとPCBとの間の体積は、PCBから、少なくとも1つのバッテリとPCBとの間の空間内に突出する電子部品に、少なくとも部分的に使用することができる。
【0014】
任意選択で、少なくとも1つのバッテリは、少なくとも1つの一対の細長いコネクタ要素のみによってPCBまでの距離に保持され得る。欧州特許出願第3550272(B1)号では、バッテリピンがバッテリホルダに対してPCBに向かってバッテリを引っ張る。それとは対照的に、細長いコネクタ要素は、少なくとも1つのバッテリをPCBまでの距離に保つ。好ましくは、少なくとも1つのバッテリは、細長いコネクタ要素によってハウジング底部に下向きに押し付けられる。
【0015】
任意選択で、少なくとも1つのバッテリは、流管と電子機器ハウジングとの間に差し込まれている。流管は、少なくとも1つのバッテリの一方の側面が載ることができる横方向に外向き-下向きに傾斜した表面を提供することができる。少なくとも1つのバッテリの他方の側面は、電子機器ハウジングの横方向に内向き-下向きに傾斜した表面上に載ることができる。このような横方向に内向き-下向きに傾斜した表面は、それぞれが円筒形バッテリのリムを受け入れる凹部を備えているか、またはそれによって提供され得る。
【0016】
任意選択で、電子機器ハウジングは、PCBの下に下部体積を画定することができ、ここで、下部体積は、下向き方向に先細になる。これにより、ハウジングの材料が節約され、流管と電子機器ハウジングとの間に少なくとも1つのバッテリを差し込むことが容易になる。
【0017】
任意選択で、電子機器ハウジングは、少なくとも1つのバッテリを横方向および/または軸方向および/または下向き方向に固定するために、少なくとも1つのバッテリのリムを受け入れる少なくとも1つの凹部を備える。凹部は、横方向外側、軸方向および/または下向きの変位に対してバッテリを横方向に所定の位置に保つことができる。バッテリは、好ましくは、電子機器ハウジングのハウジング底部に触れない。
【0018】
任意選択で、電子機器ハウジングは、互いに平行に、および流管と平行に延びる少なくとも2つのバッテリを収容することができ、流管は、少なくとも2つのバッテリの間に延びる。したがって、流管の両側にあるバッテリは、PCBの下の流管の隣の電子機器ハウジングの下部体積内に効率的に配置できる。
【0019】
任意選択で、少なくとも1つのバッテリは、バッテリの直径を定める本質的に円筒形の形状を有し得、ここで、センサは、流管のセンサ壁に配置され、センサ壁は、バッテリの直径よりも多く電子機器ハウジングの底部から離れている。したがって、流管は、大きな電子機器ハウジングを必要とせずに、比較的大きな直径を有することができる。
【0020】
任意選択で、センサ壁は、センサが載る少なくとも1つの平坦なセンサ表面を含み得、少なくとも1つの平坦なセンサ表面は、ハウジング底部と平行に延びる。これにより、PCB上のセンサをセンサの表面およびハウジングの底部に平行に延びるように配置できる。
【0021】
任意選択で、センサは、PCB上および/またはPCB上の電子機器と本質的に同じ平面に配置され得る。それにより、センサは、電子機器を備えたPCBおよび少なくとも1つのバッテリを事前に組み立てられたユニットとして電子機器ハウジングに挿入することによって、流量計の組み立て中にセンサ表面に取り付けられ得る。センサを取り付けるための個別のステップは必要ない。
【0022】
任意選択で、流管は、電子機器ハウジングを通って少なくとも部分的に延びる、および/または電子機器ハウジングの一部を形成することができる。最も好ましくは、流管は、その全直径で電子機器ハウジングを通って完全に延びることができる。これにより、流量センサをコンパクトに設計できる。
【0023】
任意選択で、少なくとも1つの一対の細長いコネクタ要素の各対の第2の端部分は、少なくとも1つのバッテリから内側突起に向かって曲げられる、および/または折り畳まれ得る。これにより、第2の端部分はばね効果を有し、その結果、バッテリは電子機器ハウジング内に軸方向中心に配置される。
【0024】
任意選択で、各細長いコネクタ要素の接触部分は、細長いコネクタ要素の第1の端部分と細長いコネクタ要素の第2の端部分との間に配置することができる。細長いコネクタ要素が電子機器ハウジング内で本質的に垂直に延びるので、各細長いコネクタ要素の接触部分は、細長いコネクタ要素の第1の端部分と細長いコネクタ要素の第2の端部分との間に垂直に配置され得ることが理解されるべきである。細長いコネクタ要素の第2の端部分は、ハウジング底部に接触することさえ、またはほぼ接触することがあり得る。
【0025】
任意選択で、各細長いコネクタ要素の接触部分は、少なくとも1つのバッテリの端接点の1つに溶接またはろう付けすることができる。好ましくは、2つの細長いコネクタ要素が1つのバッテリの端接点に溶接またはろう付けされ、事前に組み立てられたサブユニットを形成し、細長いコネクタ要素の第1の端部分は、PCBの対応する受容穴に嵌め込まれることで、少なくとも1つのバッテリを備えたPCBを事前に組み立てられたユニットとして組み立てる。PCBの受容穴は、それらが電気接触と細長いコネクタ要素のPCBへの機械的固定の両方を提供するように、めっきされてもよい。
【0026】
任意選択で、細長いコネクタ要素のそれぞれは、第1の端部分および/または第2の端部分および/または接触部分で形状補強されてもよい。コネクタ要素は、電気接触を提供する機能だけでなく、少なくとも1つのバッテリをPCBに構造的に固定する機能も備えているため、これは有益である。特に、少なくとも1つのバッテリを備えたPCBが事前に組み立てられたユニットとして電子機器ハウジングにまだ取り付けられていない限り、形状補強された細長いコネクタ要素が有利である。
【0027】
任意選択で、細長いコネクタ要素のそれぞれは、プレス成形された金属ストリップであり得、細長いコネクタ要素の部分の第2の端部分は、1回またはそれ以上、合計で90°以上の総角度で曲げられるおよび/または折り畳まれる。これは、事前に組み立てられたユニットが電子機器ハウジングへと下方向に押し込まれたときに、事前に組み立てられたユニットとして、少なくとも1つのバッテリを備えたPCBの組み立てを容易にするために有益である。したがって、細長いコネクタ要素の第2の端部分は、フック効果を有するかえし機能を有し得る。それは、上向きに傾斜した刃先を含むことができ、その結果、好ましくはポリマーおよび/または複合材料を含む電子機器ハウジングの材料に少なくともわずかに切り込みを入れることができる。
【0028】
任意選択で、一対の細長いコネクタ要素の各対の第2の端部分は、流量計の組み立て中に内側突起に圧迫されると、少なくとも1つのバッテリに向かって弾性的に変形することができる。これにより、細長いコネクタ要素は、振動または他の構造的応力時に電気接触を維持するばね機能を有する。
【0029】
任意選択で、少なくとも1つのバッテリのそれぞれおよび細長いコネクタ要素の各対は、事前に組み立てられたサブユニットとして配置されてもよく、一対の細長いコネクタ要素の接触部分は、バッテリの端接点に溶接またはろう付けされており、一対の細長いコネクタ要素の第2の端部分はバッテリの外周を越えて突出しており、その結果、事前に組み立てられたサブユニットは、一対の細長いコネクタ要素の第2の端部分の上に立つことができる。これにより、ロボットは流量計の自動組み立て中に、事前に組み立てられたサブユニットをつかむことが容易になる。
【0030】
任意選択で、流量計は超音波流量計であり得、ここで、センサは超音波トランスデューサである。
【0031】
本開示の一実施形態は次に、以下の図を参照して、例として説明される。
【図面の簡単な説明】
【0032】
【
図1】本明細書に開示される、蓋のない流量計の実施形態の例の第1の斜視図である。
【
図2b】
図2aに示される実施形態の断面A-Aに沿った縦切断図である。
【
図2c】
図2bに示される実施形態の詳細図である。
【
図3b】
図3aに示される実施形態の詳細図である。
【
図4a】蓋を備えた
図1に示される実施形態の上面図である。
【
図4b】
図4aに示される実施形態の断面B-Bに沿った断面図である。
【
図5】
図1に示す実施形態による電子機器ハウジング単体の上面図である。
【
図6a】
図1に示される実施形態による、PCBおよび2つのバッテリを備えた事前に組み立てられたユニットの斜視図である。
【
図6b】
図1に示される実施形態による、2つの細長い接触要素を備えたバッテリの事前に組み立てられたサブユニットの縦側面図である。
【
図6c】
図6bに示される事前に組み立てられたサブユニットの軸方向正面図である。
【
図7a】
図1に示される実施形態による細長い接触要素の第1の実施形態の軸方向正面図である。
【
図7b】
図7aに示される細長い接触要素の縦側面図である。
【
図7c】
図7a、bに示される細長い接触要素の底面図である。
【
図8a】細長い接触要素の第2の実施形態の斜視図である。
【
図8b】
図8aに示す細長い接触要素の縦切断図である。
【発明を実施するための形態】
【0033】
図1は、蓋のない本開示による流量計1を示す。流量計1の構成要素の空間的配置をよりよく理解するために、図は局所的な右手デカルト座標系を示しており、x軸は縦方向の水平軸として定められ、y軸は横方向の水平軸であり、z軸は垂直方向に上向きである。流量計1は、任意の所望の空間方向に設置および配置することができることに留意されたい。したがって、「垂直」、「上」、「下」、「上方」、または「下方」などの空間用語は、z軸を指す。同様に、「軸方向」、「前方」、「後方」、「前」、「後」、「後方」などの空間用語は、x軸を指す。同様に、「横方向」のような空間用語は、y軸を指す。
【0034】
流量計1は、電子機器ハウジング5を通ってx方向に延びる直線流管3を備える。流管3は、電子機器ハウジング5内に横方向中心に配置され、電子機器ハウジング5を通ってハウジング底部6(
図2bに示す)に沿って軸方向に延びる。流管3および電子機器ハウジング5は、実際には、単一の複合ポリマー材料として一体成形されている。流管3は、入口7および出口9を含み、入口7および出口9の両方が、ユニオンナット(図示せず)によって流体パイプに封止接続されるための外ねじを含む。電子機器ハウジング5は、蓋13(
図4a、bに示す)をその上に固定することによって閉じることができる上側11に開いているカップ状のわずかに下向きの先細形状を有する。電子機器ハウジング5は、プリント回路基板PCB15上の電子機器を収容する。電子機器の一部として、PCB15は、その上側にディスプレイ17を備えており、ここでは、LCDディスプレイ17が上向きの形であるため、蓋13の透明な窓を通して見えるようになっている。PCB15は、流管3の上方または上のxy平面内で本質的に水平に延びる。PCB15は、電子機器ハウジング5の本質的に円形の断面形状に適合する断面形状を有する。これにより、PCB15は、電子機器ハウジング5の上部体積18(
図2bに示す)と電子機器ハウジング5の下部体積20(
図2bに示す)との間の分離水平面を定める。
【0035】
図2aの上面図は、PCB15上にセンサ19a、bが配置されていることを示し、センサ19a、bは、流管3を通る流体の流れを測定するための信号を生成するように構成され、配置されている。センサ19a、bは、流管3の上向きの平らな外面21に載る超音波トランスデューサであり、センサ19aの第1のものは、センサ19bの第2のものよりも後方に配置される。したがって、表面21は、流管3のセンサ表面21として示され得る。センサ19a、bは、流管3の壁を介して超音波を送受信する。超音波は、センサ19a、bのうちの一方によって送られ、反射されて流管3内を流れる流体を通って移動し、再び反射されて、センサ19b、aのうちの他方によって受信される。流れ方向(正のx方向)および流れと反対の方向(負のx方向)を移動する超音波間の実行時間の差は、流管3内の流体の流れの速度を計算するために使用され得る。センサ19a、b間の軸方向断面における流管3の断面積は既知の固定定数値であるため、PCB15上の電子機器は、センサ19a、bによって生成される信号に基づいて流管3を通る流体の流れを決定することができる。
【0036】
図2bは、
図2aの断面A-Aに沿った縦方向の切断図を示している。PCB15の下には、電子機器ハウジング5の下部体積20(
図2bに示す)に配置された一対のバッテリ23がある。バッテリ23は同一であり、本質的に円筒形であり、流管3と平行にx方向に軸方向に延びる。バッテリ23とハウジング底部6との間には、小さな垂直ギャップ22が存在する。したがって、バッテリ23はハウジング底部6に接触しない。バッテリ外径D1は、流管3の外径D2よりも小さい。これにより、流管3のセンサ表面21のハウジング底部6からの距離は、バッテリ直径D1よりも大きい。したがって、バッテリ23とPCB15との間には垂直距離D3があり、これは、バッテリ23とPCB15との間に下部体積20の空体積部分25を作成する。しかし、PCB15上の電子機器の構成要素は、PCB15から空体積部分25に突出することができる。下部体積20は、下方向にわずかに先細になっている。したがって、ハウジング底部6は、蓋13よりも小さな水平断面積を有する。
【0037】
バッテリ23は、PCB15およびセンサ19a、b上の電子機器に電力を供給する。バッテリ23のそれぞれは、それらの軸方向の前端および後端に軸方向端接点27を備える。流量計1は、各バッテリについて、各バッテリ23の軸方向端接点27を、電子機器およびセンサ19a、bに電力を供給するためのPCB15と電気的に接続するための一対の細長いコネクタ要素29を備える。4つの細長いコネクタ要素29は、電子機器ハウジング5の下部体積20を通って本質的に垂直に延びる本質的に同一のプレス成形金属ストリップである。コネクタ要素29は、PCB15に接続された上部の第1の端部分31と、バッテリ23の端接点27にろう付けまたは溶接された接触部分33と、下部の第2の端部分35とを備える。下部の第2の端部分35は、接触部分33からハウジング底部6に向かって下向きに延びる。少なくとも1つの一対の細長いコネクタ要素29の各対の第2の端部分は、互いに反対側に形作られ、電子機器ハウジング5に当接している。電子機器ハウジング5は、細長いコネクタ要素29の第2の端部分35が当接する内側突起37を備える。詳しくは
図2cに、より明確に示される。
【0038】
詳細に
図2c見られるように、細長いコネクタ要素29の第2の端部分25が、合計で90°以上の総角度θだけバッテリ23から2回曲げられるかまたは折り畳まれる。これにより、第2の端部分29は中心配置スプリング効果を有し、その結果、バッテリ23は、電子機器ハウジング5内の対応する内側突起37の間に軸方向に中心に配置される。さらに、事前に組み立てられたユニット24(
図6aに示す)として一対のバッテリ23を備えたPCB15の電子機器ハウジング5への組み立ては、事前に組み立てられたユニット24を電子機器ハウジング5内に下方に押し込むと容易になる。したがって、細長いコネクタ要素29の第2の端部分35は、フック効果を有するかえし機能を有する。それは、上向きに傾斜した刃先39を含み、その結果、好ましくはポリマーおよび/または複合材料を含む、内側突起37の材料に少なくともわずかに切り込む。
図2cは、バッテリ23とハウジング底部6との間の垂直ギャップ22を示す。ギャップ22は、バッテリ23が流管3と電子機器ハウジング5との間に差し込まれていることが原因である可能性がある(
図4bを参照)。あるいは、または
図2cに示されるようにさらに、細長いコネクタ要素29の第2の端部分25は、ギャップ22のサイズによってバッテリの周囲を越えて突出することができ、その結果、第2の端部分25は、ハウジング底部6に立つ足を画定する。
【0039】
図3a、bは、細長いコネクタ要素29の上部の第1の端部分31がどのようにPCB15に接続されているかを示している。PCB15は、細長いコネクタ要素29の上部の第1の端部分31がそこを通ってPCB15の上側上部体積18に突出するスロット形状のめっきされた受容穴41を備える。これにより、細長いコネクタ要素29の電気接触およびPCB15への機械的固定が提供される。細長いコネクタ要素29の上部の第1の端部分31は、
図3bに示すように、PCB15の受容穴41に安全に係止するように成形されている。流量計1の組み立てプロセスでは、各バッテリ23は、一対のコネクタ要素29が溶接またはろう付けされた、事前に組み立てられたサブユニット47となる。事前に組み立てられたサブユニット47は、下からPCB15の受容穴41に上方に挿入されてもよい。次に、細長いコネクタ要素29の上部の第1の端部分31がスナップインして、PCB15の受容穴41に安全に係止する。
【0040】
図8a、bに示すようなコネクタ要素29の代替の実施形態は、PCB15とは異なる方法で取り付けられ得る。PCB15は、各コネクタ要素29のための2つのコネクタ穴42、すなわち、合計で8つのコネクタ穴42を備える。
図8a、bによるコネクタ要素29の実施形態は、コネクタ穴42に挿入されるコネクタピン44を含むため、コネクタ要素29をPCB15に溶接またはろう付けすることができる。その実施形態では、コネクタ要素29は、PCB15の上部から受容穴41を通って下向きに挿入され、次いでPCB15に溶接またはろう付けされる。PCB15、バッテリ23およびコネクタ要素29は、事前に組み立てられたユニット24を形成し、
図8a、bのコネクタ要素29は、第1のステップでPCB15に挿入およびろう付けされ、次いでバッテリ23は、第2のステップでコネクタ要素29に溶接またはろう付けされる。最後に、事前に組み立てられたユニット24が電子機器ハウジング5に挿入される。
【0041】
図4aは、蓋13を備えた流量計1の上面図を示している。蓋13は、ディスプレイ17の下を読めるように、少なくとも部分的に透明である。
図4bの断面図は、バッテリ23が流管3の両側に配置され、バッテリ23が流管3に対して横方向内側に載ることを示している。バッテリ23を横方向外向きの変位に対して所定の位置に保持するために、電子機器ハウジング5は、電子機器ハウジング5の内面に溝の形態の凹部43を備え、円筒形バッテリ23のリムは、凹部43に横方向に寝かされている。バッテリ23は、実際には、流管3と凹部43との間に差し込まれているので、ハウジング底部6に接触しない。
図4bに見られるように、流管3は、少なくとも1つのバッテリ23の一方の側面が載る横方向外向き-下向きの傾斜面を定める。少なくとも1つのバッテリ23の他方の側面は、電子機器ハウジング5の横方向に内向き-下向きに傾斜した表面を形成する凹部43に載っている。下部体積20の下向きの先細は、差し込み効果をサポートする。凹部43は、バッテリ23を横方向外向き、下向き方向、および軸方向に固定する。上向き方向では、一対のコネクタ要素29は、それぞれのバッテリ23を所定の位置に保持する。
【0042】
図5は、事前に組み立てられたユニット24、すなわち、コネクタ要素29によって接続された一対のバッテリ23を有するPCB15が設置される前の空の電子機器ハウジング5および流管3を示す。横方向の外側、下向き、および軸方向のバッテリ固定のための内側突起37および凹部43がはっきりと見える。各バッテリ23には、それぞれ前方バッテリリムと後方バッテリリムを横方向に寝かすために2つの凹部43がある。
【0043】
図6aは、
図5に示すように、空の電子機器ハウジング5に取り付けられる前に、事前に組み立てられたユニット24、すなわち、コネクタ要素29によって接続された一対のバッテリ23を備えたPCB15を示している。バッテリ23が細長いコネクタ要素29以外の何ものによってもPCB15に固定されていないことが明確に分かる。バッテリ23とPCB15との間には、バッテリホルダは配置されていない。かさばる電気部品45、例えばコンデンサは、バッテリ23とPCB15との間の空体積部分25に少なくとも部分的に突出している。これは
図4bにも見ることができる。電子機器の大部分およびセンサ19a、bは、PCB15の底部側に配置されている。
【0044】
図6b、cは、一対の平行な細長いコネクタ要素29と共に1つのバッテリ23を含む、事前に組み立てられたサブユニット47を示す。各コネクタ要素29の接触部分33は、バッテリ23の端接点27の1つにろう付けまたは溶接されている。一対の平行な細長いコネクタ要素29は、軸方向、すなわちx方向に互いに外向きである。これは、それらの配置が、バッテリ23の軸方向中心を通る仮想yz平面に対して本質的に鏡面対称であることを意味する。
図6b、cに示すように、一対の細長いコネクタ要素29の第2の端部分35は、バッテリ23の外周を越えて突出しているので、事前に組み立てられたサブユニット47は、一対の細長いコネクタ要素29の第2の端部分35上に立つことができる。流量計1の自動化組み立て中に、それにより、ロボットが、明確に定められた空間配向を有する事前に組み立てられたサブユニット47をピックアップすることがより容易になる。
図6a、bに示されるギャップ22が
図2b、cと同じであることが好ましいが、必要ではない。一対の細長いコネクタ要素29の第2の端部分35は、
図2b、cに示すようにハウジング底部6に接触する必要はない。すなわち、コネクタ要素29は、バッテリ23とハウジング底部6との間のギャップ22よりも少ないだけ、バッテリ23の外周を越えて突出し得る。
【0045】
図7a~cは、細長いコネクタ要素29を別に、より詳細に示している。これは、細長いコネクタ要素29の上部の第1の端部分31で形状補強されたプレス成形金属ストリップである。細長いコネクタ要素29の接触部分33は、スロット49と、バッテリ23との溶接またはろう付けされた接続のための構造的グリップを提供するための接触ドット51とを含む。細長いコネクタ要素29の下部の第2の端部分35は、軸方向に外向きのフックを形成するために曲げられるかまたは折り畳まれて、バッテリ23を軸方向の変位に対して所定の位置に保つために、電子機器ハウジング5の内側突起37に当接する。コネクタ要素29の第2の端部分35は、側面53をさらに備える。電子機器ハウジング5の内側突起37は、側面53の間に嵌合して、コネクタ要素29を横方向に安定化させる。側面53の上部55は、
図7a~cに見られるように、横方向外側に曲げられている。側面53のこれらの上部55は、
図5に示すように、事前に組み立てられたユニット24が空の電子機器ハウジング5に挿入されると、横方向に内側に弾性的に圧迫される。
【0046】
図8a、bは、コネクタ要素29の代替実施形態を示す。
図7a~cの実施形態と同様に、
図8a、bのコネクタ要素29は、上部の第1の端部分31と下部の第2の端部分35との間に接続部分33を有する。しかし、コネクタ要素29は、バッテリ23と一緒に事前に組み立てられたサブユニットとしてPCB15に挿入されていない。コネクタ要素29は、
図3aに示すように、PCB15の上側から受容穴41に別々に下向きに挿入される。コネクタ要素29の第1の端部分31は、下向きに突出するコネクタピン44につながる軸方向ブリッジ部分55を備える。コネクタピン44は、
図3aに示すようにコネクタ穴42に嵌め込まれる。コネクタ要素29が、ピン44がコネクタ穴42に挿入された状態で、受容穴41に挿入されると、コネクタ要素29は、PCB15に接着、溶接またはろう付けされる。次に、バッテリ23は、コネクタ要素29の接触部分33に溶接またはろう付けされ得る。これにより、
図6aと同様の事前に組み立てられたユニット24が得られる。あるいは、バッテリ23は、コネクタ要素29の接触部分33に溶接またはろう付けされなくてもよい。バッテリ23は、組み立て中に
図5に示すように、空の電子機器ハウジング5に別々に配置することができる。次に、取り付けられたコネクタ要素29を備えたPCB15は、コネクタ要素29の接触部分33がバッテリ23の軸方向端接点27に接触するように、電子機器ハウジング5内に下向きに押し込まれ得る。組み立てプロセスを容易にするために、第2の端部分35の端先端57は、軸方向内側に曲げられるかまたは折り畳まれている。
図7a~cの実施形態と同様に、第2の端部分35は、電子機器ハウジング5の内側突起37に当接し、それによって、弾性的に変形され、予荷重がかけられる。したがって、接触要素29は、軸方向内側に向けられ、コネクタ要素29の接触部分33をバッテリ23の軸方向端接点27に対して押し付ける予荷重ばね力を提供する。これにより、流量計1が振動やその他の構造応力にさらされたときに、電気的接触が緩むリスクが軽減される。
【0047】
前述の説明において、既知の、明白な、または予見可能な同等物を有する整数または要素が言及されている場合、そのような同等物は、個別に記載されているかのように本明細書に組み込まれる。本開示の真の範囲を決定するための特許請求の範囲を参照する必要があり、これは、そのような同等物を包含するように解釈されるべきである。任意の、好ましい、有利な、便利ななどとして記載されている本開示の整数または特徴は、任意であり、独立請求項の範囲を限定しないことも読者によって理解されるであろう。
【0048】
上記の実施形態は、本開示の例示的な例として理解されるべきである。任意の1つの実施形態に関連して説明された任意の特徴は、単独で、または説明された他の特徴と組み合わせて使用され得、および任意の他の実施形態の1つまたは複数の特徴と組み合わせて、または任意の他の実施形態の任意の組合せで使用することもできることが理解されるべきである。少なくとも1つの例示的な実施形態を示し説明してきたが、他の修正、置換、および代替は当業者には明らかであり、本明細書に記載の主題の範囲から逸脱することなく変更することができ、本出願は、本明細書で論じた特定の実施形態のあらゆる適応または変形を網羅することを意図していることが理解されるべきである。
【0049】
さらに、「含む」は他の要素またはステップを除外せず、「a」または「1つ」は複数を除外しない。さらに、上記の例示的な実施形態の1つを参照して説明された特性またはステップは、上記の他の例示的な実施形態の他の特性またはステップと組み合わせて使用することもできる。方法ステップは、任意の順序で、または並行して適用することができ、別の方法ステップの一部またはより詳細なバージョンを構成することもできる。本明細書で保証される特許の範囲内で、合理的かつ適切に、当技術分野への貢献の範囲内となるすべてのそのような修正が具体化されるべきであることを理解されたい。そのような修正、置換および代替は、添付の特許請求の範囲およびそれらの法的同等物から決定されるべきである本開示の趣旨および範囲から逸脱することなく行うことができる。
【符号の説明】
【0050】
1 流量計
3 流管
5 電子機器ハウジング
6 ハウジング底部
7 入口
9 出口
11 電子機器ハウジングの開口上部
13 蓋
15 PCB
17 ディスプレイ
18 電子機器ハウジングの上部体積
19a、b センサ
20 電子機器ハウジングの下部体積
21 流管のセンサ面
22 ギャップ
23 バッテリ
24 事前に組み立てられたユニット
25 体積部分
27 バッテリの軸方向端接点
29 細長いコネクタ要素
31 細長いコネクタ要素の第1の端部分
33 細長いコネクタ要素の接触部分
35 細長いコネクタ要素の第2の端部分
37 内側突起
39 刃先
41 PCBの受容穴
42 PCBのコネクタ穴
43 凹部
44 コネクタピン
45 電子機器の構成要素
47 事前に組み立てられたサブユニット
49 スロット
51 接触ドット
53 側面
55 ブリッジ部分
57 端先端
D1 バッテリの外径
D2 流管の外径
D3 PCBとバッテリとの間の距離
θ 角度
【手続補正書】
【提出日】2023-12-13
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
センサ(19a、b)が流管(3)を通る流体の流れを測定するための信号を生成するように構成および配置される、流管(3)およびセンサ(19a、b)と、
少なくとも1つのバッテリ(23)とプリント回路基板PCB(15)とを収容する電子機器ハウジング(5)であって、前記PCB(15)には電子機器が装備される、電子機器ハウジング(5)と、
前記少なくとも1つのバッテリ(23)によって前記電子機器および/またはセンサ(19a、b)に電力を供給するために、前記少なくとも1つのバッテリ(23)の軸方向端接点(27)を前記PCB(15)に電気的に接続するための少なくとも1つの一対の細長いコネクタ要素(29)と
を含む流量計(1)であって、
前記少なくとも1つのバッテリ(23)は、前記PCB(15)から距離(D3)に配置され、
前記一対の細長いコネクタ要素(29)のそれぞれは、前記PCB(15)に接続される第1の端部分(31)と、前記少なくとも1つのバッテリ(23)の前記端接点(27)のうちの1つに接続される接触部分(33)と、第2の端部分(35)とを含み、
前記電子機器ハウジング(5)は、内側突起(37)を含み、前記少なくとも1つの一対の細長いコネクタ要素(29)の各対の前記第2の端部分(35)は、前記内側突起(37)に対して軸方向に当接する、流量計(1)。
【請求項2】
前記少なくとも1つの一対の細長いコネクタ要素(29)の各対の前記第2の端部分(35)は、互いに離れて前記内側突起(37)に向かって成形されている、請求項1に記載の流量計(1)。
【請求項3】
前記少なくとも1つの一対の細長いコネクタ要素(29)の各対の前記第2の端部分(35)が、前記内側突起(37)に対して軸方向に当接することによって弾性的に変形および予荷重される、請求項1または2に記載の流量計(1)。
【請求項4】
前記電子機器ハウジング(5)がハウジング底部(6)を含み、前記少なくとも1つのバッテリ(23)と前記ハウジング底部(6)との間にギャップ(22)がある、請求項1に記載の流量計(1)。
【請求項5】
前記少なくとも1つのバッテリ(23)と前記PCB(15)との間に空体積部分(25)がある、請求項1に記載の流量計(1)。
【請求項6】
前記PCB上の前記電子機器の構成要素(45)が、前記PCB(15)から、前記少なくとも1つのバッテリ(21)と前記PCB(15)との間の体積部分(25)に突出している、請求項1に記載の流量計(1)。
【請求項7】
前記少なくとも1つのバッテリ(23)が、単独の前記少なくとも1つの一対の細長いコネクタ要素(29)によって前記PCB(15)までの前記距離(D3)に保持される、請求項1に記載の流量計(1)。
【請求項8】
前記少なくとも1つのバッテリ(23)が、前記流管(3)と前記電子機器ハウジング(5)との間に差し込まれている、請求項1に記載の流量計(1)。
【請求項9】
前記電子機器ハウジング(5)が前記PCB(15)の下の下部体積(20)を画定し、前記下部体積(20)が下方向に先細になっている、請求項1に記載の流量計(1)。
【請求項10】
前記電子機器ハウジング(5)は、前記少なくとも1つのバッテリ(23)を横方向(y)および/または軸方向(x)および/または下向き方向に固定するために、前記少なくとも1つのバッテリ(23)のリムを受け入れる少なくとも1つの凹部(43)を含む、請求項1に記載の流量計(1)。
【請求項11】
前記少なくとも1つのバッテリ(23)は、バッテリの直径(D1)を定める本質的に円筒形の形状を有し、前記センサ(19a、b)は、前記流管(3)のセンサ壁に配置され、前記センサ壁は、前記電子機器ハウジング(5)のハウジング底部から前記バッテリ直径(D1)よりも離れている、請求項1に記載の流量計(1)。
【請求項12】
前記センサ壁は、前記センサ(19a、b)が載る少なくとも1つの平坦なセンサ表面(21)を含み、前記少なくとも1つの平坦なセンサ表面(21)は、ハウジング底部(6)と平行に延びる、請求項11に記載の流量計(1)。
【請求項13】
前記センサ(19a、b)が、前記PCB(15)上および/または前記PCB(15)上の前記電子機器と本質的に同じ平面に配置される、請求項1に記載の流量計(1)。
【請求項14】
前記少なくとも1つの一対の細長いコネクタ要素(29)の各対の前記第2の端部分(35)は、前記少なくとも1つのバッテリ(23)から前記内側突起(37)に向かって曲げられる、および/または折り畳まれる、請求項1に記載の流量計(1)。
【請求項15】
各細長いコネクタ要素(29)の前記接触部分(33)は、前記細長いコネクタ要素(29)の前記第1の端部分(31)と前記細長いコネクタ要素(29)の前記第2の端部分(35)との間に配置される、請求項1に記載の流量計(1)。
【請求項16】
各細長いコネクタ要素(29)の前記接触部分(33)は、前記少なくとも1つのバッテリ(23)の前記端接点(27)の1つに溶接またはろう付けされている、請求項1に記載の流量計(1)。
【請求項17】
前記細長いコネクタ要素(29)のそれぞれは、前記第1の端部分(31)および/または前記第2の端部分(35)および/または前記接触部分(33)で形状補強されている、請求項1に記載の流量計(1)。
【請求項18】
前記細長いコネクタ要素(29)のそれぞれは、プレス成形された金属ストリップであり、前記細長いコネクタ要素(29)の前記第2の端部分(35)は、1回または複数回、合計で90°以上の総角度(θ)だけ曲げられる、および/または折り畳まれている、請求項1に記載の流量計(1)。
【請求項19】
前記一対の細長いコネクタ要素(29)の各対の前記第2の端部分(35)は、前記流量計(1)の組み立て中に前記内側突起(37)へと圧迫されると、前記少なくとも1つのバッテリ(23)に向かって弾性的に変形する、請求項1に記載の流量計(1)。
【請求項20】
前記少なくとも1つのバッテリ(21)のそれぞれおよび細長いコネクタ要素(29)の各対は、事前に組み立てられたサブユニット(47)として配置され、前記一対の細長いコネクタ要素(29)の前記接触部分(33)は、前記バッテリ(23)の前記端接点(27)に溶接またはろう付けされ、前記一対の細長いコネクタ要素(29)の前記第2の端部分(35)は、前記バッテリの外周を越えて突出するため、前記事前に組み立てられたサブユニット(47)が前記一対の細長いコネクタ要素(29)の前記第2の端部分(35)上に立つことができるようになっている、請求項1に記載の流量計(1)。
【外国語明細書】