(57)【要約】【課題】超音波の振動を抑制する制振機能を発揮する温度範囲を広げて、超音波センサを広範囲な温度領域で使用することができる超音波流量計を提供する。【解決手段】流路１２内を流れる流体中に超音波を伝播させて、超音波の送受信時における当該超音波の伝播時間に基づいて、流路１２内を流れる流体の流量を計測する超音波センサ２１，２２と、流路１２と超音波センサ２１，２２との間に設けられ、超音波センサ２１，２２の振動を抑制する制振機能を発揮する温度範囲が互いに異なる複数種類の制振部材３１，３２とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流路内を流れる流体中に超音波を伝播させて、超音波の送受信時における当該超音波の伝播時間に基づいて、前記流路内を流れる流体の流量を計測する一対の超音波センサと、
前記流路と前記超音波センサとの間に設けられ、前記超音波センサの振動を抑制する制振機能を発揮する温度範囲が互いに異なる複数種類の制振部材とを備える
ことを特徴とする超音波流量計。
【請求項２】
前記複数種類の制振部材は、
前記超音波センサの前記流路への取り付け方向において、重ね合わされている
ことを特徴とする請求項１記載の超音波流量計。
【請求項３】
前記流路を有する筐体を備え、
前記筐体は、前記複数種類の制振部材のうち、１つの制振部材を構成する
ことを特徴とする請求項１または請求項２記載の超音波流量計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、流体の流量を計測する超音波流量計に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、流路内を流れる流体の流量を計測する装置として、超音波流量計が提供されている。この超音波流量計は、流路内を流れる流体を介して、超音波を送受信可能となる一対の超音波センサを備えており、それらの超音波センサ間における超音波の伝播時間に基づいて、流体の流量を計測可能となっている。
【０００３】
しかしながら、超音波センサは、超音波の送信時に、振動の発生を伴うため、その発生した振動は、受信側の超音波センサに向けて、ノイズとして伝播し、当該受信側の超音波センサの出力信号に影響を与えることがある。
【０００４】
そこで、近年、超音波センサ間を伝播するノイズの発生を抑制するようにした超音波流量計が、提供されている。そして、このような、従来の超音波流量計としては、例えば、特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５９７９５０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来の超音波流量計は、超音波センサを制振部材を介して筐体に固定している。一般的に、制振部材に使用される制振材料には、その制振機能を発揮することができる温度範囲が予め設定されている。このため、上記従来の超音波流量計においては、超音波センサを使用するときの使用温度が、制振部材が制振機能を発揮する温度範囲から逸脱してしまうと、流量を高精度に計測できないおそれがある。
【０００７】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、超音波の振動を抑制する制振機能を発揮する温度範囲を広げて、超音波センサを広範囲な温度領域で使用することができる超音波流量計を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る超音波流量計は、流路内を流れる流体中に超音波を伝播させて、超音波の送受信時における当該超音波の伝播時間に基づいて、流路内を流れる流体の流量を計測する一対の超音波センサと、流路と超音波センサとの間に設けられ、超音波センサの振動を抑制する制振機能を発揮する温度範囲が互いに異なる複数種類の制振部材とを備えるものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、超音波の振動を抑制する制振機能を発揮する温度範囲を広げて、超音波センサを広範囲な温度領域で使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態１に係る超音波流量計の概略構成を示した縦断面図である。
【図２】この発明の実施の形態２に係る超音波流量計の概略構成を示した縦断面図である。
【図３】この発明の実施の形態３に係る超音波流量計の概略構成を示した縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、の発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図１及び図２に記載した白抜きの矢印は、流体の流れ方向を示している。また、図１及び図２に記載した２点鎖線の矢印は、超音波の伝播経路を示している。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る超音波流量計の概略構成を示した縦断面図である。
【００１３】
図１に示すように、実施の形態１に係る超音波流量計は、筐体１１、一対の超音波センサ２１,２２、及び、制振部材３１,３２を備えている。
【００１４】
筐体１１は、流路１２及び一対の開口部１３ａ，１３ｂを有している。流体は、流路１２内を流れている。開口部１３ａ，１３ｂは、流路１２からその外側に向けて筒状に延びている。また、開口部１３ａ，１３ｂは、流路１２の上流側及び下流側のそれぞれに配置されており、その中心軸が流体流れ方向と交差するように傾斜して設けられている。
【００１５】
超音波センサ２１，２２は、流路１２内を流れる流体の流量を、超音波を使用して計測するものであって、開口部１３ａ，１３ｂの外側開口端に取り付けられている。また、超音波センサ２１，２２は、取付板２１ａ，２２ａ、圧電素子２１ｂ，２２ｂ、及び、音響素子２１ｃ，２２ｃを有している。
【００１６】
取付板２１ａ，２２ａは、圧電素子２１ｂ，２２ｂ及び音響素子２１ｃ，２２ｃを固定すると共に、開口部１３ａ，１３ｂの外側開口端に取り付けられている。具体的に、圧電素子２１ｂ，２２ｂは、取付板２１ａ，２２ａの外面に設けられている。一方、音響素子２１ｃ，２２ｃは、取付板２１ａ，２２ａの内面に設けられている。
【００１７】
圧電素子２１ｂ，２２ｂは、電圧が印加されることによって、取付板２１ａ，２２ａの厚さ方向、即ち、開口部１３ａ，１３ｂの軸方向において伸縮し、超音波を発生させるものである。これに対して、音響素子２１ｃ，２２ｃは、圧電素子２１ｂ，２２ｂの伸縮によって発生した超音波を、流路１２内を流れる流体に向けて送信すると共に、他方の音響素子２２ｃ,２１ｃから送信された超音波を受信するものである。
【００１８】
従って、超音波センサ２１から送信された超音波は、流路１２内を流れる流体中を上流側から下流側に向けて斜めに横切って伝播して、当該流路１２の底面に反射した後、超音波センサ２２で受信される。一方、超音波センサ２２から送信された超音波は、流路１２内を流れる流体中を下流側から上流側に向けて斜めに横切って伝播して、当該流路１２の底面に反射した後、超音波センサ２１で受信される。
【００１９】
そして、超音波センサ２１，２２は、超音波を交互に送受信することによって、その２つの伝播時間の差を求めた後、当該伝播時間差に基づいて、流路１２内を流れる流体の流量を計測する。
【００２０】
また、超音波センサ２１，２２の取付板２１ａ，２２ａは、環状をなす制振部材３１，３２を介して、開口部１３ａ，１３ｂの外側開口端に取り付けられている。即ち、制振部材３１，３２は、流路１２と超音波センサ２１，２２との間に設けられており、超音波センサ２１，２２の流路１２への取り付け方向において重ね合わされている。そして、制振部材３１，３２は、超音波センサ２１，２２によって発生した振動を抑制する、制振機能を有している。
【００２１】
従って、上述したように、超音波センサ２１，２２は、圧電素子２１ｂ，２２ｂの伸縮によって、超音波を発生させているが、その圧電素子２１ｂ，２２ｂの伸縮は、振動の発生原因となる。また、その振動は、送信側の超音波センサ２１，２２から受信側の超音波センサ２２，２１に向けて、ノイズとして伝播し、このノイズは、受信側の超音波センサ２１，２２の出力信号に影響を与えることがある。
【００２２】
これに対して、制振部材３１，３２は、筐体１１の開口部１３ａ，１３ｂと超音波センサ２１，２２の取付板２１ａ，２２ａとの間に設けられている。これにより、超音波センサ２１，２２間を筐体１１を介して伝搬する振動は、制振部材３１，３２によって抑制されるため、その振動は、ノイズとして、受信側の超音波センサ２２，２１の出力信号に影響を与えることがない。
【００２３】
ここで、制振部材３１，３２は、種類が異なる制振材料で形成されている。制振部材３１の制振材料と制振部材３２の制振材料とは、その制振機能を発揮することができる温度範囲が異なっている。これにより、制振部材３１，３２は、超音波センサ２１，２２から発生した振動を、広い温度範囲で抑制することができるため、超音波センサ２１，２２の使用温度範囲は、拡大される。
【００２４】
但し、制振部材３１，３２は、制振機能を発揮する温度範囲が完全に一致していなければ良く、一部の温度範囲が重複する、または、いずれか一方の温度範囲が、いずれか他方の全温度範囲を含んでいても構わない。制振部材３１，３２が制振機能を発揮する温度範囲を設定する場合には、制振部材３１の温度範囲と、制振部材３２の温度範囲とは、重複することなく、且つ、隙間無く連続して設定されることが、好適である。
【００２５】
以上より、実施の形態１に係る超音波流量計は、超音波センサ２１，２２の振動を抑制する制振機能を発揮する温度範囲が異なる複数種類の制振部材３１，３２を備える。これにより、超音波流量計は、超音波センサ２１，２２を、広範囲な温度領域で使用することができる。
【００２６】
実施の形態２．
図２は、実施の形態２に係る超音波流量計の概略構成を示した縦断面図である。
【００２７】
図１示した実施の形態１に係る超音波流量計は、超音波センサ２１，２２の振動を抑制する制振手段として、制振部材３１，３２を備えている。これに対して、図２に示した実施の形態２に係る超音波流量計は、その振動抑制手段として、制振部材３１ａ，３１ｂを備えている。
【００２８】
即ち、制振部材３１ａ，３１ｂは、同じ制振材料によって形成されているものの、その制振機能を発揮することができる温度範囲が異なっている。これにより、制振部材３１ａ，３１ｂは、超音波センサ２１，２２から発生した振動を、広い温度範囲で抑制することができるため、超音波センサ２１，２２の使用温度範囲は、拡大される。
【００２９】
但し、制振部材３１ａ，３１ｂは、制振機能を発揮する温度範囲が完全に一致していなければ良く、一部の温度範囲が重複する、または、いずれか一方の温度範囲が、いずれか他方の全温度範囲を含んでいても構わない。制振部材３１ａ，３１ｂが制振機能を発揮する温度範囲を設定する場合には、制振部材３１ａの温度範囲と、制振部材３１ｂの温度範囲とは、重複することなく、且つ、隙間無く連続して設定されることが、好適である。
【００３０】
以上より、実施の形態１に係る超音波流量計は、超音波センサ２１，２２の振動を抑制する制振機能を発揮する温度範囲が異なる複数種類の制振部材３１ａ，３１ｂを備える。これにより、超音波流量計は、超音波センサ２１，２２を、広範囲な温度領域で使用することができる。
【００３１】
実施の形態３．
図３は、実施の形態３に係る超音波流量計の概略構成を示した縦断面図である。
【００３２】
図１示した実施の形態１に係る超音波流量計は、超音波センサ２１，２２の振動を抑制する制振手段として、制振部材３１，３２を備えている。これに対して、図３に示した実施の形態３に係る超音波流量計は、その振動抑制手段として、筐体１１及び制振部材３１を備えている。即ち、実施の形態３に係る超音波流量計は、制振手段として、制振部材３２に替えて、この制振部材３２の制振材料と同じ制振材料によって形成された筐体１１を備えている。
【００３３】
具体的に、図２に示すように、筐体１１の開口部１３ａ，１３ｂは、流路１２と超音波センサ２１，２２との間に設けられており、超音波センサ２１，２２の流路１２への取り付け方向において、制振部材３１と重ね合わされている。そして、筐体１１は、超音波センサ２１，２２によって発生した振動を抑制する、制振機能を有しており、制振部材の１つとして構成されている。
【００３４】
ここで、筐体１１及び制振部材３１は、種類が異なる制振材料で形成されている。筐体１１の制振材料と制振部材３１の制振材料とは、その制振機能を発揮することができる温度範囲が異なっている。これにより、筐体１１及び制振部材３１は、超音波センサ２１，２２から発生した振動を、広い温度範囲で抑制することができるため、超音波センサ２１，２２の使用温度範囲は、拡大される。
【００３５】
但し、筐体１１及び制振部材３１は、制振機能を発揮する温度範囲が完全に一致していなければ良く、一部の温度範囲が重複する、または、いずれか一方の温度範囲が、いずれか他方の全温度範囲を含んでいても構わない。筐体１１及び制振部材３１が制振機能を発揮する温度範囲を設定する場合には、筐体１１の温度範囲と、制振部材３１の温度範囲とは、重複することなく、且つ、隙間無く連続して設定されることが、好適である。
【００３６】
また、超音波（音波）は、異なる媒質を伝搬する場合に、媒質間における音響インピーダンスの差の大きさに応じて、媒質界面における透過率及び反射率が変化する。一般的に、取付板２１ａ，２２ａと制振部材３１との間における音響インピーダンスの差、及び、制振部材３１と筐体１１との間における音響インピーダンスの差は、大きくなるため、伝搬波が取付板２１ａ，２２ａから制振部材３１を介して筐体１１に伝搬する割合は、小さくなる。
【００３７】
従って、実施の形態３に係る超音波流量計は、制振部材３１と取付板２１ａ，２２ａまたは筐体１１との間における音響インピーダンスの差を調整することによっても、制振性能を向上させることができる。具体的には、実施の形態３に係る超音波流量計は、音響インピーダンスの差をＭＲａｙｌｓ以上離すことにより、制振性能を向上させることができる。なお、同様に、実施の形態１，２においても、音響インピーダンスの差を調整して、制振性能を向上させることができる。
【００３８】
以上より、実施の形態３に係る超音波流量計は、超音波センサ２１，２２の振動を抑制する制振機能を発揮する温度範囲が異なる筐体１１及び制振部材３１を備える。これにより、超音波流量計は、超音波センサ２１，２２を、広範囲な温度領域で使用することができる。
【００３９】
なお、本願発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは、各実施の形態における任意の構成要素の変形、もしくは、各実施の形態における任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【００４０】
１１  筐体
１２  流路
１３ａ，１３ｂ  開口部
２１，２２  超音波センサ
２１ａ，２２ａ  取付板
２１ｂ，２２ｂ  圧電素子
２１ｃ，２２ｃ  音響素子
３１，３１ａ，３１ｂ，３２  制振部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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