(57)【要約】【課題】高精度な流量の計測が可能であり、伝送体の設置位置を自在に変化させることができ、接着剤が不要である上に、小型で安価である超音波流量計を提供する。【解決手段】超音波流量計は二つの超音波送受信器１０、１６を備える。超音波送受信器１０、１６は、測定対象の流体が流れる測定管６を取り囲むように測定管６の外周面に密着固定された筒状の伝送体１、１２と、測定管６を取り囲み且つ測定管６の外周面から間隔を隔てて配置された超音波トランスデューサ２、１３とを備える。伝送体１は、ゴム材からなり、測定管６の軸線方向に対して垂直方向に延びる軸線方向端面８ａ、８ｂを有し、超音波トランスデューサ２の軸線方向端面７が伝送体１の軸線方向端面８ｂに固着されており、超音波トランスデューサ２の軸線方向端面８ａ、８ｂ間に電圧を印加して、超音波トランスデューサ２を軸線方向に伸縮させる。伝送体１６も同様の構成を有する。【選択図】図１
2008275607.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体が流れる管の外周面に軸線方向に離間して取り付けられる二つ超音波送受信器を備え、該二つの超音波送受信器の一方から発信した超音波振動を前記管内の流体を経て前記二つの超音波送受信器の他方で受信し、発信側と受信側の超音波送受信器を交互に切り換えて二つの超音波送受信器間の超音波伝搬時間を測定することにより前記流体の流速を測定する超音波流量計であって、
各超音波送受信器が、前記管を取り囲むように前記管の外周面に密着固定された筒状の伝送体と、前記管を取り囲み且つ前記管の外周面から間隔を隔てて配置された超音波トランスデューサとを備え、前記伝送体が前記管の軸線方向に対して垂直方向に延びる軸線方向端面を有し、前記超音波トランスデューサの軸線方向端面が前記伝送体の軸線方向端面に固着されており、前記超音波トランスデューサの軸線方向端面間に電圧を印加して、前記超音波トランスデューサを軸線方向に伸縮させ、
該伝送体がゴム材からなることを特徴とした超音波流量計。
【請求項２】
前記伝送体を貫通する貫通口の内径ｄが、前記管の外径Ｄに対して０．８Ｄ≦ｄ≦０．９５Ｄの関係を満たすように定められる、請求項１に記載の超音波流量計。
【請求項３】
前記ゴム材の超音波の減衰率が０〜５０ｄＢ／ｃｍ・ＭＨｚである、請求項１または請求項２に記載の超音波流量計。
【請求項４】
前記ゴム材がシス−１，４結合を有する、請求項１から請求項３の何れか一項に記載の超音波流量計。
【請求項５】
前記伝送体はブタジエンゴム製またはブタジエンと添加物との共重合ゴム製である、請求項１から請求項４の何れ一項に記載の超音波流量計。
【請求項６】
前記伝送体は、前記超音波トランスデューサが固着された軸線端面から他方の軸線方向端面に向かって外径が小さくなる形態である、請求項１から請求項５の何れか一項に記載の超音波流量計。
【請求項７】
前記超音波トランスデューサは穴あき円板状である、請求項１から請求項６の何れか一項に記載の超音波流量計。
【請求項８】
前記超音波トランスデューサは前記管の外周面の周方向に複数に分割された部分からなる、請求項１から請求項７の何れか一項に記載の超音波流量計。
【請求項９】
前記管が樹脂製である、請求項１から請求項８の何れか一項に記載の超音波流量計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学工場、半導体製造分野、食品分野、バイオ分野などの各種産業における流体輸送において、流体中に超音波振動を伝搬させ、流れの上流側からの超音波伝搬時間と下流側からの超音波伝搬時間との差から流体の流速及び流量を計測する超音波流量計に関するものであり、特に微少流量の計測及びスラリ流体とりわけ半導体分野で使用されるＣＭＰスラリ流体の流量の計測に適した超音波流量計に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の超音波流量計は、図６に示すように流体が流れる管部材５１の管壁５２において管部材５１中の流体の流れる方向に相互に離間した２つの位置で且つ相互に対向するよう形成された２つの開口５３ａ、５３ｂと、これら２つの開口５３ａ、５３ｂに配置され管部材５１中を流れる流体の流量を測定するために使用される２つの超音波送受波器５４ａ、５４ｂとを備えている。２つの超音波送受波器５４ａ、５４ｂの夫々は、対応する開口５３ａ、５３ｂにおいて管部材５１の管壁５２の内周面に対する境界よりも外方に位置している。また、２つの開口５３ａ、５３ｂの夫々において対応する超音波送受波器５４ａ、５４ｂと管部材５１の管壁５２の内周面に対する境界との間の隙間は、超音波伝搬物質５５により充填されており、充填された超音波伝搬物質５５が管部材５１の管壁５２の内周面に対する２つの開口５３ａ、５３ｂの夫々の境界で管部材５１中を流れる流体の流れに乱れを生じさせないようになっている。この従来の超音波流量計は、管部材５１に対する２つの超音波送受波器５４ａ、５４ｂの位置決めや着脱が容易であり、管部材５１中を流れる流体の流量を高精度で測定できるものであった。
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２０８１５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の超音波流量計は、流体の流れる方向に相互に離間した２つの位置で且つ相互に対向するように超音波送受波器５４ａ、５４ｂが配置されており、超音波の伝搬距離は必然的に短くなるため流量測定の精度が高くならないという問題があった。また、超音波の伝搬距離を得ようとすると管部材５１の管径は一定の管径より大きくなければならず、小口径の流量測定には向かないという問題があった。また、超音波送受信器５４ａ、５４ｂの位置が固定されているので、測定精度の調整が利かなく、超音波流量計を配管する場合でも決められたスペースにしか配管できない問題や、構造が複雑であり組み立てが煩雑である問題があった。
【０００５】
本発明の目的は、上記従来技術に存する問題を解消して、小口径配管内の流体中に効率良く超音波振動を伝搬させることで高精度な流量の計測を可能とし、しかも、伝送体と管体との密着性が良く、伝送体の設置位置を自在に変化させることができ、接着剤が不要である上に、小型で安価である超音波流量計を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記目的に鑑み、流体が流れる管の外周面に軸線方向に離間して取り付けられる二つ超音波送受信器を備え、該二つの超音波送受信器の一方から発信した超音波振動を前記管内の流体を経て前記二つの超音波送受信器の他方で受信し、発信側と受信側の超音波送受信器を交互に切り換えて二つの超音波送受信器間の超音波伝搬時間を測定することにより前記流体の流速を測定する超音波流量計であって、各超音波送受信器が、前記管を取り囲むように前記管の外周面に密着固定された筒状の伝送体と、前記管を取り囲み且つ前記管の外周面から間隔を隔てて配置された超音波トランスデューサとを備え、前記伝送体が前記管の軸線方向に対して垂直方向に延びる軸線方向端面を有し、前記超音波トランスデューサの軸線方向端面が前記伝送体の軸線方向端面に固着されており、前記超音波トランスデューサの軸線方向端面間に電圧を印加して、前記超音波トランスデューサを軸線方向に伸縮させ、該伝送体がゴム材からなる超音波流量計を提供する。
【０００７】
超音波トランスデューサは一般に電圧を印加する方向に最も大きな振動エネルギを生じさせる。本発明の超音波流量計では、超音波トランスデューサの軸線方向端面を伝送体の軸線方向端面に密着固定させた上で超音波トランスデューサを軸線方向に伸縮させるので、超音波トランスデューサが発生させる超音波振動を伝送体を介して効率的に流体に伝達させることができる。また、超音波トランスデューサの軸線方向端面を筒状の伝送体の軸線方向端面に固着させているので、特に穴あき円板状の超音波トランスデューサを用いる場合、超音波トランスデューサと伝送体との間に大きな超音波振動伝達面積を確保でき、超音波トランスデューサから伝送体に大きな超音波振動エネルギを伝達させることが可能となる。さらに、伝送体は管の外周を取り囲むように密着固定されているので、超音波振動は管の全周から管内の流体に伝搬し、管内の流体により大きな超音波振動エネルギを伝達させることが可能となる。これにより、本発明の超音波流量計は高感度の測定や超音波流量計の小型化を可能とさせている。なお、本発明の筒状の伝送体において、筒状とは外周に切り欠き部を設けた構成も含まれる。
【０００８】
また、超音波トランスデューサは、管の外周面と間隔を隔てて配置されているので、管に直接超音波振動を伝達させることはなく、管を伝達する振動、すなわち測定に対する外乱を低減させることができる。これにより、本発明超音波流量計の測定感度をさらに向上させている。
【０００９】
前記超音波流量計において、前記伝送体を貫通する貫通口の内径ｄが、前記管の外径Ｄに対して０．８Ｄ≦ｄ≦０．９５Ｄの関係を満たすように定められることが好ましい。
また、前記ゴム材の超音波の減衰率が０〜５０ｄＢ／ｃｍ・ＭＨｚであることが好ましい。
また、前記ゴム材がシス−１，４結合を有することが好ましい。
また、前記伝送体はブタジエンゴム製またはブタジエンゴムと添加物との共重合ゴム製であることが好ましい。
また、前記伝送体は、前記超音波トランスデューサが固着された軸線端面から他方の軸線方向端面に向かって外径が小さくなる形態であることが好ましい。
また、前記超音波トランスデューサは穴あき円板状であることが好ましい。
【００１０】
さらに、前記超音波トランスデューサ及び前記伝送体は前記管の外周面の周方向に複数に分割された部分から形成されていてもよい。
また、前記伝送体が前記管と一体的に形成されていてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は以上のような構成をしており、これを用いることにより以下の優れた効果が得られる。
（１）伝送体がゴム材であるため、ゴム材の弾性力を利用して伝送体を管体に密着させることができるので、伝送体と管体との密着性が良く、超音波トランスデューサから発信される超音波を効率よく伝搬できる。
（２）ゴム材の弾性力を利用して伝送体を管体に密着固定できるので、管体に伝送体を固定するのに接着剤が不要である。
（３）ゴム材の弾性力を利用して伝送体の設置位置を自在に変化させることができるため、限られた設置スペースに合わせて伝送体を設置することができ、最適な波形で測定できる位置になるように超音波送受信器の間隔を調整することができる。
（４）超音波送受信器が直管に設置できるため、圧力損失が少なく、流体がスラリ等の場合でも溜まることなく、半導体分野で使用されるＣＭＰスラリ流体の流量の計測が可能になる。
（５）超音波送受信器を筒状の伝送体と超音波トランスデューサとによって構成し、超音波トランスデューサの軸線方向端面と伝送体の軸線方向端面とを固着させることで、超音波トランスデューサの厚さ方向（管の軸線方向と平行な方向）の超音波振動を測定管内の流体に伝搬できるので、超音波トランスデューサが発生させる超音波振動エネルギを効率よく測定管内の流体に伝達させることができ、本発明の超音波流量計によれば小口径でも高精度な微少流量の計測が可能となる。
（６）超音波トランスデューサは、測定管の外周面と間隔を隔てて配置されているので、超音波トランスデューサから測定管に超音波振動が直接的に伝搬することはなく、超音波トランスデューサによる雑音である管壁を伝わる超音波振動及びその他の外乱を低減でき、高精度な流量の計測が可能になる。
（７）超音波トランスデューサと伝送体が測定管の周囲を取り囲むように配置されており、管の全周方向から管内の流体に超音波振動が伝搬するので、大きな振動エネルギを流体に付与することができ、高感度の測定が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図１から図５を参照して本発明の実施形態について説明するが、本発明が本実施形態に限定されないことは言うまでもない。
【００１３】
図１は本発明の第１の実施形態を示している縦断面図、図２は図１の超音波送受信器の縦断面図、図３は図１の超音波送受信器の左側面図、図４は本発明による半円状の超音波トランスデューサを示している左側面図、図５は本発明の第２の実施形態を示している縦断面図である。
【００１４】
最初に、図１から図３に基づいて本発明の第１の実施形態を説明する。第１の実施形態の超音波流量計は、伝送体１と、超音波トランスデューサ２とを備える。伝送体１はブタジエンゴムから形成されている。伝送体１は、略円錐状をなし、フッ素系樹脂製の測定管６を取り囲むように配置されており、測定管６の軸線方向に対して垂直方向に延びる二つの軸線方向端面８ａ、８ｂを有している。また、伝送体１の中心には先部貫通口５及び後部貫通口４からなる貫通口３が形成されている。後部貫通口４は先部貫通口５より拡径されて設けられており、ブタジエンゴムの弾性力によって先部貫通口５の内周面をフッ素系樹脂製の測定管６の外周面に密着固定したときに、後部貫通口４の内周面は測定管６から離間した状態となる。また、先部貫通口５の内径ｄは、測定管６の外径Ｄの４ｍｍに対して０．９５Ｄである３．６ｍｍとなるように形成されている。尚、本実施形態では測定管６の材料としてフッ素樹脂を用いているが、特に、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリビニリデンフルオライド、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体など耐腐食性の良いフッ素樹脂が好適である。また、フッ素樹脂以外の樹脂を測定管６に使用することもでき、この場合、塩化ビニル樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリフェニレンサルファイドなどの樹脂が好適である。
【００１５】
また、伝送体１の材料として、本実施形態ではブタジエンゴムを用いているが、伝送体１の材料は、超音波振動の伝搬性が良好であるならば他のゴム材であっても良く、例えばシリコーンゴム、スチレンブタジエンゴム、ポリウレタンゴム、天然ゴム、イソプレンゴム、クロロプレンゴムまたはこれらの共重合ゴムなどを使用することもできる。
【００１６】
本発明の超音波流量計で計測される流体として、音速が１０００〜１７００ｍ／ｓの範囲となる音響特性を有したものが主に用いられている。また、測定管６は樹脂製であり、樹脂として、音速が１０００〜２８００ｍ／ｓとなる音響特性を有したものが用いられている。さらに、流体への超音波伝搬の際の減衰を少なくするためには、ゴム材の音速が流体や測定管６の材料の音速に近い方が良いことから、伝送体１に使用されるゴム材としては、音速が１０００〜２８００ｍ／ｓとなる音響特性を有したものを用いることが望ましい。また、超音波トランスデューサ２から発生される音波振動を伝送体１から伝送体１２へ伝えて送受信可能にするためには、伝送体１、１２のゴム材の減衰率が０〜５０ｄＢ／ｃｍ・ＭＨｚであることが望ましい。以上の条件を満たすゴム、すなわち音速が１０００〜２８００ｍ／ｓであり且つ減衰率が０〜５０ｄＢ／ｃｍ・ＭＨｚの範囲内にあるゴムとして、上記のゴムが挙げられる。
【００１７】
さらに、各材料は、基本的に流体が水であるときに最も超音波伝搬の効率が良くなるように選択されることが好ましく、水の常温での音速が約１５００ｍ／ｓ、音響インピーダンスが約１．５×１０6Ｋｇ／ｍ2・ｓとなる音響特性を基準として、測定管６や伝送体１もこれに近い音響特性を有した材料を用いると、異なる材料の境界を通過する際の超音波の減衰が抑えられるので望ましい。好適な範囲として、伝送体１のゴム材は、常温での音速が１３００〜１７００ｍ／ｓ、音響インピーダンスが１．０〜１．８×１０6Ｋｇ／ｍ2・ｓの範囲内となる音響特性を有するものであることが望ましい。また、減衰率は低ければ低いほど良く、超音波伝搬時の減衰を１／１０程度までに抑えるために、減衰率が２０ｄＢ／ｃｍ・ＭＨｚ以下であることがより好ましい。以上から、常温での音速が１３００〜１７００ｍ／ｓ、音響インピーダンスが１．０〜１．８×１０6Ｋｇ／ｍ2・ｓ、減衰率が２０ｄＢ／ｃｍ・ＭＨｚ以下となる条件を満たすゴム材としてブタジエンゴムが用いられることが好ましい。また、ブタジエンゴムの良好な超音波伝搬特性を維持しながら他の特性を向上するために、ブタジエンに添加物を反応させた共重合ゴムが用いられても良い。
【００１８】
加えて、ゴム材は分子内に二重結合を有するジエン系ゴムであり、シス−１，４結合を有していることが望ましい。ゴム材における超音波振動の伝搬では、反発弾性の高いものが伝搬効率が良いと推測できる。したがって、ゴム材としての高弾性を得るために、少なくともシス−１，４結合が２０％以上ゴム材に含有されていることが望ましい。ここで、ゴム材として反発弾性が５０％未満となると超音波振動の伝達率が下がるため、反発弾性は５０％以上にすることが望ましい。反発弾性を高めるためには、高シスと呼称されるようなシス−１，４結合が９０％以上含まれていることが必要があるため、シス−１，４結合が９０％以上含まれていることがより望ましく、９６％以上含まれていることがさらに望ましい。
【００１９】
また、伝送体１の形状について、略円錐形としているが、超音波振動の伝搬が良い形状であれば他の形状でも良く、円盤形状や半球形状や球形状などとすることもでき、特に限定されるものではない。すなわち、後述する超音波トランスデューサ２からの超音波振動が測定管６に伝わらない状態で測定管６に配置されていればよい。また、伝送体１と測定管６の間にグリスを用いても良い。
【００２０】
超音波トランスデューサ２はチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）などの圧電材料を用いて形成されており、ドーナツ形状すなわち穴あき円板形状を有している。超音波トランスデューサ２の軸線方向端面７は伝送体１の軸線方向端面の一方８ｂ全体にエポキシ系樹脂によって圧力をかけて接着され、超音波トランスデューサ２の他方の軸線方向端面９及び外周面には防振材（図示せず）が塗布または接着され、密着固定されている。超音波トランスデューサ２の内径は伝送体１の後部貫通口４と略同径であり、その内周面は測定管６の外周面から離間した状態となる。また、軸線方向端面７は電気的にアース端子となる。超音波トランスデューサ２はこのように伝送体１に密着固定されることで、上流側の超音波送受信器１０を構成する。尚、本実施形態では超音波トランスデューサ２が穴あき円板形状を有しているが、図４に示すように伝送体１７に半円形状の超音波トランスデューサ１８を密着固定しても良く、扇状、又は円板状とすることも可能である。また、超音波トランスデューサ２の内周面は測定管６の外周面から離間されているが、超音波振動を遮断する材料（防振材）を介して測定管６に密着固定されてもよい。
【００２１】
また、下流側の超音波送受信器１６も上流側の超音波送受信器１０と同様の構成を有し、二つの超音波送受信器１０、１６は各々の伝送体１、１２を対向させて測定管６の外周に離間配置されている。
【００２２】
本発明の超音波流量計は伝送体１がゴム材であるため、ゴム材の弾性力を利用して伝送体１を測定管６に圧挿さることにより伝送体１を測定管６に密着固定することができる。したがって、伝送体１と測定管６の密着性が良くなり、超音波トランスデューサ２から発信される超音波を測定管６に効率よく伝搬できると共に、各種接着剤を用いずに測定管６に伝送体１を固定することができる。また、このように伝送体１は測定管６に接着されないので、伝送体１の設置位置を自在に変化させることができる。したがって、配管ラインにおける超音波流量計のための設置スペースが限られる場合でも設置スペースに合わせて伝送体１を設置でき、また流体や温度などの条件に合わせて伝送体１の設置位置を変更することにより、最適な波形で測定することができる位置になるように超音波送受信器１０、１６の間隔を調整することができる。ここで、伝送体１の先部貫通口５の内径ｄは、測定管６の外径Ｄに対して０．８Ｄ≦ｄ≦０．９５Ｄの関係を満たすように定められるのが好ましく、０．８８Ｄ≦ｄ≦０．９３Ｄの関係を満たすように定められるのがより好ましい。測定管６に伝送体１を大きく変形させることなく簡単に装着させるためには、伝送体１の先部貫通口５の内径ｄは０．８Ｄ以上であることが良く、測定管６の外周を密着して締め付けるように伝送体１を密着させる効果を得るためには、先部貫通口５の内径ｄは０．９５Ｄ以下であることが良い。
【００２３】
また、伝送体１は測定管６を取り囲むように筒状に形成されるので、超音波流量計を小型にでき、また安価に提供することができる。
【００２４】
次に、図１に基づいて本発明の第１の実施形態の作用を説明する。測定管６の内部には測定対象流体が図中の実線矢印方向に満水状態で流れている。なお、測定管６は直管状であるため、圧力損失はなく、スラリ等の溜まりの可能性を低減させることができる。流体の流れに対して上流側に位置する超音波送受信器１０の超音波トランスデューサ２に変換器（図示せず）から電圧パルス又は周波数成分をもたない電圧が印加されると、超音波トランスデューサ２には、その厚さ方向（すなわち、電圧を印加する方向）及び径方向（すなわち、電圧印加方向と垂直な方向）に振動が発生する。超音波送受信器１０では、伝送体１の軸線方向端面８ｂに超音波トランスデューサ２の軸線方向端面７を密着固定させた上で超音波トランスデューサ２の両軸線方向端面７及び９の間に電圧を印加することにより、超音波として振動エネルギの大きい厚さ方向の超音波振動を伝送体１の軸線方向端面７に伝搬させている。一方、超音波トランスデューサ２の径方向の超音波振動は防振材によって吸収され且つ超音波の残響を除去し、周囲に伝搬することはない。
【００２５】
こうして、伝送体１に伝搬した超音波振動はさらに伝送体１内をその先部１１へ向かって伝搬する。この先部１１に伝搬した超音波振動は、測定管６の中心に向う方向性が強化された状態で管外周全体から管壁を介して測定管６の流体中へ伝わった後、流体中を管軸と略平行方向に且つ扇状に拡がりながら伝搬していくと推測される。そして、超音波振動は下流側に対向して位置する超音波送受信器１６の伝送体１２の先部１５から伝送体１２の内部を伝って軸線方向端面１４ｂ（伝送体１１の側に位置する軸線方向端面１４ａと反対側の端面）からトランスデューサ１３へ伝搬し、電気信号に変換されて変換器へ出力される。
【００２６】
なお、伝送体１内では、その略円錐形状により超音波振動は測定管内部に向かうための方向性を強化されると共に、ゴム材の中でも超音波伝搬性が良く超音波の減衰が少ないブタジエンゴムを用いていることにより超音波振動の振幅の減衰が抑制される。ここで、金属の場合、一般的にジェラルミンなどが超音波伝搬特性から好適な材料として挙げられる。ブタジエンゴムはこのジェラルミンと同等の超音波伝搬特性を有している。例えば、縦横寸法２０ｍｍ×２０ｍｍで、厚さ１０ｍｍのジェラルミン製の板とブタジエンゴム製の板の両面中央に超音波振動子を各々貼り付け、一方の面の超音波振動子から１０Ｖｐ−ｐの電圧で超音波を送信し、他方の面の超音波振動子で受信した電圧を測定した場合、ジェラルミンが３．１Ｖｐ−ｐに対してブタジエンゴムは３．０８Ｖｐ−ｐとなり、同等の超音波伝搬を行うことできる。さらに、ブタジエンゴムは金属に比べると弾性を有する材料であるので測定管６との密着性が良く、接着固定が不要であり、腐食性流体を流しても腐食することがないという優位性がある。また、超音波トランスデューサ２自体は測定管６に接しておらず離間されており、測定管６と伝送体１とが別部材で形成されていることから、雑音の原因の一つとなる管壁を伝わる超音波振動、その他の外乱を低減でき、高精度な流量計測が可能となる。さらに、超音波トランスデューサ２の軸線方向端面７は電気的にアース側としているため、雑音ノイズが低減できる高精度な流量計測が可能になる。
【００２７】
超音波振動が上流側の超音波送受信器１０から下流側の超音波送受信器１６へ伝わり受信されると、瞬時に変換器内で送受信が切換えられて、下流側に位置する超音波送受信器１６の超音波トランスデューサ１３に電圧パルス又は周波数成分をもたない電圧が変換器から印加される。すると、上流側の超音波送受信器１０と同様に超音波振動が発生し、この超音波振動が伝送体１２を通って測定管６内の流体に伝搬し、再び上流側に対向して位置する超音波送受信器１０の伝送体１の先部１１から伝送体１の内部を通って軸線方向端面８から超音波トランスデューサ２に伝搬して電気信号に変換され、この電気信号が変換器へ出力される。このとき、超音波振動は測定管６内の流体の流れに逆らって伝搬していくので、上流側の超音波送受信器１０に電圧パルス又は周波数成分をもたない電圧を印加したときに比べて流体中での超音波振動の伝搬速度が遅れ、伝搬時間が長くなる。
【００２８】
出力された相互の電気信号は上記作用により、変換器内で、上流側超音波送受信器１０から下流側超音波送受信器１６への超音波振動の伝搬時間及び下流側超音波送受信器１６から上流側超音波送受信器１０への超音波振動の伝搬時間が各々計測され、その差が求められるので、流速及び流量が演算され高精度な流量の計測を行うことができる。
【００２９】
次に、図５に基づいて本発明の第２の実施形態について説明する。
超音波送受信器２８は、伝送体２９、３０と、超音波トランスデューサ３１とにより構成されている。超音波送受信器２８では、伝送体２９、３０で超音波トランスデューサ３１が挟持され、伝送体２９、３０の軸線方向端面部が超音波トランスデューサ３１の両軸線方向端面に第１の実施形態と同様にして密着固定されている。伝送体２９、３０の先部のみが測定管６に密着固定され、さらに超音波送受信器２８は各々の伝送体２９、３０に対向する状態で第１の実施形態の各超音波送受信器１０、１６の間に離間して配置されており、送信器としてのみ機能する。本実施形態の作用を説明すると、超音波送受信器２８に電圧パルス又は周波数成分をもたない電圧が印加されると両伝送体２９、３０の先部から超音波振動が測定管６を伝搬していき、上流側と下流側の受信器として作用する超音波送受信器１０、１６で各々超音波振動が受信され、上流側からの超音波振動の伝搬時間と下流側からの超音波振動の伝搬時間との差によって流速、流量を計測する。本実施形態においては、上流側へ向かう超音波振動と下流側へ向かう超音波振動が同時に発生するため、より応答の早く且つ精度の高い流速、流量の計測が可能になる。
【００３０】
以上に説明した本発明を使用することにより、測定管内の流体中に効率良く超音波振動を伝搬させ、高精度な計測ができ、特に微少流量の高精度計測が可能になり、さらには半導体分野等において省スペースでの設置が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す縦断面図である。
【図２】本発明の図１の超音波送受信器を示す縦断面図である。
【図３】本発明の図１の超音波送受信器を示す左側面図である。
【図４】本発明の超音波トランスデューサが半円状を示す左側面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態を示す縦断面図である。
【図６】従来技術の超音波流量計を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１    伝送体
２    超音波トランスデューサ
３    貫通口
４    後部貫通口
５    先部貫通口
６    測定管
７    軸線方向端面
８ａ、８ｂ    軸線方向端面
９    軸線方向端面
１０    超音波送受信器
１１    先部
１２    伝送体
１３    超音波トランスデューサ
１４ａ、１４ｂ    軸線方向端面
１５    先部
１６    超音波送受信器
１７    伝送体
１８    超音波トランスデューサ（半円形）
２８    超音波送受信器
２９    超音波トランスデューサ
３０    伝送体
３１    伝送体
【図１】
2008275607.tif 000003
【図２】
2008275607.tif 000004
【図３】
2008275607.tif 000005
【図４】
2008275607.tif 000006
【図５】
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【図６】
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