(57)【要約】【課題】反射型超音波流量計において、超音波の回折成分が受信側のトランスデューサに入射することを防止する。【解決手段】超音波伝搬線Ａｔを、一方のトランスデューサ２１からの超音波の被検流体に対する入射点Ｐ１を測定管１１の中心軸Ａａを含む平面を基準とした一側に設定し、他方のトランスデューサ２２からの超音波の被検流体に対する入射点Ｐ２を前記基準平面の他側に設定する。測定管１１には、超音波伝搬線Ａｔ上を伝搬する超音波を反射させる超音波反射面１０１を設けるとともに、前記２つの超音波入射点Ｐ１，Ｐ２の間で、超音波反射面１０１との間に空隙Ｇが残される高さを持たせて遮音部１４１を設ける。【選択図】    図２
2004233121.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検流体を流す測定管と、
超音波伝搬線の一端に設けられ、流れに対して順方向に超音波を発射する第１のトランスデューサと、
超音波伝搬線の他端に設けられ、流れに対して逆方向に超音波を発射する第２のトランスデューサと、
第１及び第２のトランスデューサから発射された超音波の、受信側のトランスデューサまでの各伝搬時間に基づいて流量を演算する流量演算手段と、を含んで構成され、
超音波伝搬線は、屈曲させて設定されるとともに、第１のトランスデューサからの超音波の被検流体に対する入射点である第１の超音波入射点が、測定管の中心軸を含む平面を基準とした一側に、第２のトランスデューサからの超音波の被検流体に対する入射点である第２の超音波入射点が、前記基準平面の他側にそれぞれ設定され、
測定管は、超音波伝搬線上を伝搬する超音波を反射させる超音波反射面と、第１及び第２の超音波入射点の間で、超音波反射面との間に空隙が残される高さを持たせて設けられ、超音波を減衰させ又はその伝搬方向を変化させる遮音部と、を含んで構成される超音波流量計。
【請求項２】
遮音部は、測定管の中心軸を含む平面上を延伸する請求項１に記載の超音波流量計。
【請求項３】
遮音部は、平板状である請求項１又は２に記載の超音波流量計。
【請求項４】
超音波反射面は、流れに直交する断面でＶ字状である請求項３に記載の超音波流量計。
【請求項５】
遮音部は、流れに直交する断面で三角形である請求項１又は２に記載の超音波流量計。
【請求項６】
超音波反射面は、１つの平面で構成される請求項５に記載の超音波流量計。
【請求項７】
第１及び第２のトランスデューサは、超音波の発射方向が遮音部の表面に沿わせて設定された請求項４又は６に記載の超音波流量計。
【請求項８】
遮音部は、第１及び第２の超音波入射点の間を測定管の中心軸方向に延伸させて設けられ、遮音部の高さを与える遮音部本体と、遮音部本体の超音波反射面に近い端部に連ねて設けられた複数の鍔部と、を含んで構成され、
鍔部は、被検流体の流れに関して上流側に設けられた第１の鍔部と、下流側に設けられた第２の鍔部と、を含んで構成され、
第１及び第２の鍔部は、流れに直交する断面で遮音部本体の前記端部から遮音部本体を基準とした各側に延伸し、
第１の鍔部は、第１の超音波入射点を含む一側に、第２の鍔部は、第２の超音波入射点を含む他側にそれぞれ延伸する請求項１又は２に記載の超音波流量計。
【請求項９】
第１及び第２の鍔部は、測定管の中心軸方向に互いに間隔を開けて設けられ、
鍔部は、第１及び第２の鍔部の間で被検流体の流れに関して上流側に設けられた第３の鍔部と、下流側に設けられた第４の鍔部と、を含んで構成され、
第３及び第４の鍔部は、流れに直交する断面で遮音部本体の前記端部から遮音部本体を基準とした各側に延伸し、
第４の鍔部は、第１の鍔部と同じ一側に、第３の鍔部は、第２の鍔部と同じ他側にそれぞれ延伸する請求項８に記載の超音波流量計。
【請求項１０】
遮音部本体は、平板状である請求項８又は９に記載の超音波流量計。
【請求項１１】
第１及び第２のトランスデューサは、測定管の一部を被検流体の通路から外れる方向に張り出させて形成されたトランスデューサケースに収納され、
遮音部は、前記複数の鍔部が設けられた端部とは反対側の遮音部本体の端部に連ねて設けられた第５及び第６の鍔部を含んで構成され、
第５の鍔部は、被検流体の流れに関して第６の鍔部よりも上流側に設けられるとともに、第５及び第６の鍔部は、流れに直交する断面で遮音部本体の前記端部から遮音部本体を基準とした各側に延伸し、
第６の鍔部は、第１の鍔部と同じ一側に延伸して、第１のトランスデューサのトランスデューサケースの開口部の一部を遮蔽する一方、第５の鍔部は、第２の鍔部と同じ他側に延伸して、第２のトランスデューサのトランスデューサケースの開口部の一部を遮蔽する請求項８〜１０のいずれかに記載の超音波流量計。
【請求項１２】
第５及び第６の鍔部は、測定管の中心軸方向に各トランスデューサケースの開口部を越えて延伸し、
遮音部は、第５及び第６の鍔部を介して測定管の内壁に結合された請求項１１に記載の超音波流量計。
【請求項１３】
被検流体を流す測定管であって、超音波伝搬線を屈曲させて設定するための超音波反射面と、測定管の中心軸方向に延伸させるとともに、超音波反射面との間に空隙が残される高さを持たせて設けられ、超音波を減衰させ又はその伝搬方向を変化させる遮音部と、を含んで構成される測定管と、
超音波伝搬線上で超音波反射面の上流側に設けられ、流れに対して順方向に超音波を発射する第１のトランスデューサと、
超音波伝搬線上で超音波反射面の下流側に設けられ、流れに対して逆方向に超音波を発射する第２のトランスデューサと、
第１及び第２のトランスデューサから発射された超音波の、受信側のトランスデューサまでの各伝搬時間に基づいて流量を演算する流量演算手段と、を含んで構成され、
超音波伝搬線は、流れに直交する断面で、第１のトランスデューサからの超音波の被検流体に対する入射点が遮音部の一側に設定されるとともに、第２のトランスデューサからの超音波の被検流体に対する入射点がその他側に設定された超音波流量計。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波流量計に関し、詳細には、超音波伝搬線が屈曲させて設定される超音波流量計において、超音波の回折による受信タイミングの検出精度の低下を防止するための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
超音波流量計として、一対のトランスデューサを流れの方向にずらして設置し、上流側のトランスデューサから流れに対して順方向に超音波を発射して、下流側のトランスデューサまでの伝搬時間を検出するとともに、下流側のトランスデューサから流れに対して逆方向に超音波を発射して、上流側のトランスデューサまでの伝搬時間を検出し、検出された伝搬時間に基づいて流量を算出するものが知られている。
【０００３】
このような超音波流量計は、伝搬時間型として知られているが、その一種として、超音波を測定管の内壁で反射させて、トランスデューサの間を超音波が屈曲して伝搬するように構成された反射型超音波流量計が知られている。反射型超音波流量計によると、トランスデューサの設置間隔及び測定管の内壁間高さが一定であるときの超音波の伝搬経路長を長く設定することができる。このため、反射型超音波流量計は、設置空間に余裕がない場合など、レイアウト上の制約がある用途に適している。
【０００４】
しかしながら、反射型超音波流量計には、次のような回折の問題がある。一般的に超音波流量計では、トランスデューサは、測定管の一部を被検流体の通路から外れる方向に張り出させて形成されたトランスデューサケースに収納された状態で設置される。トランスデューサが流れに対する障害とならないようにするためである。この状態では、トランスデューサは、トランスデューサケースの開口端よりも奥に引き込んだ位置にあり、トランスデューサから発射された超音波は、トランスデューサケース内に残された空間を通過して通路内に伝搬していくことになる。ここで、トランスデューサから発射される超音波の広がり角は、一般的に大きく、振動板の有効径が１０〜２０ｍｍであるトランスデューサから４０ｋＨｚで超音波を発射した場合の広がり角は、５０ｄｅｇ以上となる。大きな広がり角で発射された超音波は、トランスデューサケースの開口端を通過する際に回折を起こし、この開口端を形成する壁部の背後に回り込んで伝搬する。この超音波の回折成分は、測定管の内壁で反射することなく直接伝搬波として受信側のトランスデューサに入射し、超音波の受信波形に重畳して現れる。このため、受信波形から超音波の正確な受信タイミングを検出することが困難となり、流量の測定精度が低下してしまう。
【０００５】
このような回折の問題に関する対策として、トランスデューサケースの間の内壁に遮音手段を設け、超音波の回折成分が直接伝搬波として受信側のトランスデューサに入射することを防止する技術が知られている（下記特許文献１）。この技術は、遮断手段をトランスデューサケースの間で流れに直交する方向に延伸させるとともに、これにトランスデューサケースの間隔に近い幅を持たせて、超音波の波長に対して相対的に大きな障壁とすることで、回折成分が遮音手段の背後にあるトランスデューサケースの開口端を通過して、受信側のトランスデューサに入射しないようにするものである。
【０００６】
【特許文献１】
特開平０９−２８７９９０号公報（段落番号００３３）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の技術には、超音波の波長が長い場合に次のような問題がある。音の回折の程度が音の波長と障害物の大きさとの関係に応じて変化することは、一般的に知られている。かりに被検流体が空気であるとすれば、周波数が４０ｋＨｚの超音波の波長は８ｍｍほどと短くなる。このため、遮音手段をそれほど大きく形成しなくても回折を抑え、回折成分が受信側のトランスデューサに入射することを防止することができる。しかしながら、被検流体が水素ガスである場合など、同じ周波数でも超音波の波長が長くなる条件のもとでは、回折が目立つようになり、回折成分が遮音手段の背後にあるトランスデューサケースの開口端を通過し、受信側のトランスデューサに入射するようになる。波長が長い超音波の回折を抑えるため、遮音手段の幅を拡大したり、高さを拡大することが考えられる。前者による場合は、トランスデューサの設置間隔の拡大が必要となるので、レイアウト上の制約がある用途において容易に採用することができない。後者による場合は、流通抵抗の増大が伴うので、測定管に流すことのできる流量が制限されるうえ、圧力損失が小さいという超音波流量計本来の利点が損なわれることにもなり、やはり容易に採用することができない。
【０００８】
そこで、本発明は、低圧損性を保持するとともに、短い波長に限らず長い波長の超音波が直接伝搬波として受信側のトランスデューサに入射することを防止し、受信タイミングを正確に検出することのできる反射型超音波流量計を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明では、超音波流量計の超音波伝搬線を屈曲させて設定し、超音波伝搬線の各端に、超音波を相互に送受信する一対のトランスデューサを設置する。超音波伝搬線は、一方のトランスデューサからの超音波の被検流体に対する入射点を測定管の中心軸を含む平面を基準とした一側に設定し、他方のトランスデューサからの超音波の被検流体に対する入射点を前記基準平面の他側に設定する。測定管には、超音波伝搬線上を伝搬する超音波を反射させる超音波反射面を設けるとともに、前記２つの超音波入射点の間で、超音波反射面との間に空隙が残される高さを持たせて遮音部を設け、遮音部により超音波を減衰させ又はその伝搬方向を変化させる。
【００１０】
本発明によれば、超音波入射点を流れに直交する方向にずらして設定し、これらの間に遮音部を設けたので、超音波が超音波反射面を介さずに直接伝搬波として受信側のトランスデューサに入射することを防止することができる。また、遮音部を流れに沿って延伸させて、遮音部を設けたことによる流通抵抗の増大を抑えることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る超音波流量計１の構成図である。本実施形態では、図示しない燃料電池を含んで自動車の駆動源を構成している。超音波流量計１は、燃料電池の燃料ガスとしての水素含有ガスの流量を、加湿用水蒸気が添加された後に測定するために使用される。
【００１２】
測定管１１は、被検流体である水素含有ガスを流すためのものであり、断面が矩形に形成されている。軸方向各端にフランジ部１１ａ，１１ｂが形成され、これらを介して隣接する燃料供給管５１，５２と接続されている。
【００１３】
超音波伝搬線Ａｔは、測定用超音波の設定上の伝搬経路であり、測定管１１の底部内壁を超音波反射面１０１としてＶ字状に屈曲させて幾何学的に設定されている。
【００１４】
一対のトランスデューサ２１，２２は、超音波の送受信器であり、超音波伝搬線Ａｔの各端に配置されている。トランスデューサ２１，２２は、トランスデューサケース１２，１３に収納された状態で設置されている。トランスデューサケース１２，１３は、超音波伝搬線Ａｔを中心とする円筒状に測定管１１の一部を張り出させて形成されている。上流側のトランスデューサケース１２に第１のトランスデューサ２１が、下流側のトランスデューサケース１３に第２のトランスデューサ２２が収納されている。トランスデューサ２１，２２をトランスデューサケース１２，１３に収納し、水素含有ガスの通路から外れた位置に設置したことで、トランスデューサ２１，２２が流れに対する障害とならないようにしている。
【００１５】
ここで、超音波伝搬線Ａｔは、トランスデューサケース１２，１３の開口端１２ａ，１３ａにおける超音波伝搬線Ａｔ上の点Ｐ１，Ｐ２が、測定管１１の中心軸Ａａを含む平面を基準とした各側に設定されている。点Ｐ１，Ｐ２は、トランスデューサ２１，２２からの超音波の水素含有ガスに対する各入射点となる。
【００１６】
図２は、トランスデューサ２１，２２の間における超音波の送受信の概念図であり、超音波流量計１の構成の概略を示している。測定管１１には、点Ｐ１，Ｐ２の間に遮音部としての遮音板１４１が設置されている。遮音板１４１は、点Ｐ１及び点Ｐ２の軸Ａａ方向の間隔よりも長い平板状に形成されており、長辺を形成する１つの端部で測定管１１の上部内壁に結合され、軸Ａａに沿わせて設置されている。遮音板１４１を境にして測定管１１内の通路が二分されている。遮音板１４１と超音波反射面１０１との間には、超音波伝搬線Ａｔ上を伝搬する超音波を通過させるため、空隙Ｇが残されている。ここで、遮音板１４１の高さｈは、水素含有ガスを媒体とした超音波の波長に応じた所定の値に設定されており、空隙Ｇの高さは、この波長以上の値となっている。
【００１７】
トランスデューサ２１，２２には、流量演算手段としての計測装置３１が接続されている。
次に、超音波流量計１の動作について、図２を参照して説明する。
【００１８】
計測装置３１は、超音波を発射させるための駆動信号をトランスデューサ２１，２２に対して交互に送信する。トランスデューサ２１，２２は、駆動信号により作動し、超音波伝搬線Ａｔに沿わせる方向に超音波を発射する。超音波伝搬線Ａｔ上を伝搬する超音波は、超音波反射面１０１で反射し、反射伝搬波Ｗ１として受信側のトランスデューサに入射する。計測装置３１は、超音波を受けたトランスデューサから出力された受信信号を入力する。
【００１９】
図３は、トランスデューサ２１，２２の駆動信号Ｓｔ及び超音波の受信波形Ｓｒ１，Ｓｒ２を示している。Ｓｒ１は、本実施形態に係る超音波流量計１により得られるものを、Ｓｒ２は、比較例として、遮音部を持たない一般的な反射型超音波流量計により得られるものを示している。
【００２０】
計測装置３１は、受信信号Ｓｒ１から超音波の受信タイミングを検出し、駆動信号Ｓｔの送信タイミングから受信タイミングまでの時間を超音波の伝搬時間ｔｄ１，ｔｄ２として算出する。なお、トランスデューサ２１から流れに対して順方向に超音波を発射したときの伝搬時間をｔｄ１とし、トランスデューサ２２から流れに対して逆方向に超音波を発射したときの伝搬時間をｔｄ２とする。受信タイミングの検出は、受信信号Ｓｒ１のゼロクロス点ｔｒを検出して行う。計測装置３１は、受信信号Ｓｒ１を所定のレベルＬｒと比較し、受信信号Ｓｒ１がレベルＬｒを超えたタイミングｔｃを検出する。そして、超音波の振幅変動による影響を受けないようにするため、そのタイミングの直後におけるゼロクロス点ｔｒを検出する。受信タイミングは、検出したｔｒから所定の時間ｔｄ０だけ前のタイミングとなる。ｔｄ０は、受信信号Ｓｒ１の初めの立ち上がりからゼロクロス点ｔｒまでの時間である。
【００２１】
計測装置３１は、伝搬時間ｔｄ１，ｔｄ２を下式（１）式に代入して流速Ｖを算出するとともに、これを下式（２）に代入して流量Ｑに換算し、出力する。なお、超音波の伝搬経路長をＬ、超音波伝搬軸Ａｔが水素含有ガスの流れに対してなす角をθ、測定管１１の流路面積をＡ、流速分布に関する補正係数をＫとする。
【００２２】
Ｖ＝｛Ｌ／（２×ｃｏｓθ）｝×｛１／（ｔｄ１−ｔｄ０）−１／（ｔｄ２−ｔｄ０）｝  ・・・（１）
Ｑ＝Ｖ×Ａ×Ｋ    ・・・（２）
ここで、トランスデューサから発射される超音波は、一般的に広がり角が大きい。トランスデューサ２１，２２の振動板の有効径が１０〜２０ｍｍであり、４０ｋＨｚで超音波を発射したときの広がり角は、５０ｄｅｇ以上となる。このため、トランスデューサ２１，２２から発射された超音波は、トランスデューサケース１２，１３の開口端１２ａ，１３ａを通過する際に回折を起こす。この回折成分が直接伝搬波Ｗ２（図１）として受信側のトランスデューサに入射すると、受信信号は、反射伝搬波Ｗ１と直接伝搬波Ｗ２とが干渉して形成された図３に示す波形Ｓｒ２として出力される。上記のように、超音波の受信タイミングの検出には、ゼロクロス点ｔｒが反射伝搬波Ｗ１の初めの立ち上がりから幾つ目の波のものであるかを判別する必要がある。直接伝搬波Ｗ２が重畳した受信波形Ｓｒ２からではその判別が困難となるため、受信タイミングの検出精度が低下し、流量Ｑの測定精度が低下してしまう。
【００２３】
本実施形態に係る超音波流量計１では、超音波伝搬線Ａｔの超音波入射点Ｐ１，Ｐ２の間に遮音板１４１が設置されているので、超音波の回折成分は、遮音板１４１で反射し、直接伝搬波として受信側のトランスデューサに入射することがない。このため、直接伝搬波Ｗ２が重畳しない波形が受信波形Ｓｒ１として出力される。
【００２４】
本実施形態によれば、次のような効果を得ることができる。
第１に、超音波入射点Ｐ１，Ｐ２の間に遮音板１４１を設置したので、超音波の回折成分が直接伝搬波として受信側のトランスデューサに入射することを防止することができる。このため、超音波の受信タイミングを正確に検出し、流量Ｑを正確に測定することができる。
【００２５】
第２に、超音波入射点Ｐ１，Ｐ２を流れに直交する方向にずらして設定したので、遮音板１４１をこれらの入射点Ｐ１，Ｐ２の間で流れに沿って延伸させることが可能となる。このため、遮音板１４１を設置したことによる流通抵抗の増大を抑えることができる。本実施形態では、遮音部として遮音板１４１を採用したので、流通抵抗を特に小さく抑えることができ、自動車用燃料電池システムのように被検流体の流量が測定中に大きく変化する用途にも有効に適用することができる。
【００２６】
第３に、遮音板１４１の設置による流通抵抗の増大が小さいことから、超音波流量計１の低圧損性を維持したまま遮音板１４１の高さｈを拡大することが可能となる。このため、空隙Ｇを通過する際に回折を起こした超音波が受信側のトランスデューサケースの開口端を通過して、トランスデューサに入射することを防止することができる。
【００２７】
以下に、本発明の他の実施形態について説明する。
図４は、第２の実施形態に係る超音波流量計の測定管１１の断面図である。本実施形態では、測定管１１の超音波反射面１０１は、流れに直交する断面でＶ字状に屈曲させて形成されており、Ｖ字の角を基準とした各側１０１ａ，１０１ｂがなす角は、９０ｄｅｇに設定されている。また、遮音部として遮音壁１４２が採用され、遮音壁１４２は、流れに直交する断面で矩形状に形成され、測定管１１の一部としてその上部内壁から超音波反射面１０１に向けて下方に延伸している。測定管１１の側部内壁は、遮音壁１４２の表面と平行に形成されている。超音波伝搬線Ａｔは、超音波反射面１０１への入射前及び反射後で遮音壁１４２の表面と平行に設定されるとともに、超音波反射面１０１のＶ字の各側１０１ａ，１０１ｂに超音波の反射点が設定されている。
【００２８】
本実施形態によれば、トランスデューサ２１，２２から発射された超音波が空隙Ｇで遮音壁１４２と直交する方向に伝搬するので、超音波が遮音壁に対して斜めに伝搬する場合と比較して、遮音壁１４２を高く形成することが可能となる。このため、入射時に生じた超音波の回折成分を確実に遮断するとともに、空隙Ｇを通過する際に回折を起こした超音波が受信側のトランスデューサに入射することを確実に防止することができる。
【００２９】
図５は、第３の実施形態に係る超音波流量計の測定管１１の断面図である。本実施形態では、遮音部として遮音壁１４３が採用されている。遮音壁１４３は、流れに直交する断面で１つの角を、たとえば９０ｄｅｇとする二等辺三角形に形成され、この９０ｄｅｇの角と対向する底面を上側にして、測定管１１の一部としてその上部内壁から超音波反射面１０１に向けて下方に延伸している。なお、屈曲させる角度は、９０ｄｅｇであるのが好ましいが、これに限定されるものではない。
【００３０】
測定管１１の超音波反射面１０１は、前記底面と平行に形成され、測定管１１の側部内壁は、遮音壁１４３の前記底面を除く２面と平行に形成されている。超音波伝搬線Ａｔは、超音波反射面１０１上で直角に屈曲させて設定され、超音波反射面１０１への入射前及び反射後で遮音壁１４３の表面と平行に設定されている。
【００３１】
本実施形態によれば、超音波伝搬線Ａｔ上を伝搬する過程における超音波の拡散を抑えることができるので、受信波形Ｓｒ１を際立たせ、受信タイミングを正確に検出することができる。
【００３２】
また、超音波の反射が１回であるので、第２の実施形態と比較して超音波の減衰を抑えることができる。
図６は、第４の実施形態に係る超音波流量計の遮音板１４４の斜視図である。測定管１１の概略の形状を二点鎖線で示し、測定管１１との関係を示している。本実施形態では、遮音部として遮音板１４４が採用され、遮音板１４４は、単体の部材として構成されている。
【００３３】
遮音板１４４は、本体１５と、４つの下方鍔部１６ａ〜１６ｄと、２つの上方鍔部１７ａ，１７ｂとから構成され、矩形状の平板に切り込みを入れて下方鍔部１６ａ〜１６ｄ及び上方鍔部１７ａ，１７ｂとなる部分を形成し、各鍔部を所定の方向及び角度で折り曲げることにより作製される。
【００３４】
遮音板１４４は、測定管１１の中心軸Ａａ方向の超音波入射点Ｐ１，Ｐ２の間隔よりも大きな値の長さに設定されている。下方鍔部１６ａ〜１６ｄは、遮音板１４４の長辺を形成する一方の端部に設けられている。第１及び第２の下方鍔部１６ａ，１６ｂは、互いに間隔を開けて設けられ、本体１５を基準として互い違いの方向に折り曲げられている。第３及び第４の下方端部１６ｃ，１６ｄは、第１及び第２の下方鍔部１６ａ，１６ｂの間に設けられ、互い違いの方向に折り曲げられ、本体１５を基準として第１及び第４の鍔部１６ａ，１６ｄが同じ一側に、第２及び第３の鍔部１６ｂ，１６ｃが同じ他側に折り曲げられている。上方鍔部１７ａ，１７ｂは、下方鍔部１６ａ〜１６ｄとは反対側の端部に設けられている。上方鍔部１７ａ，１７ｂは、互い違いの方向に折り曲げられ、本体１５を基準として第２の上方鍔部１７ｂが第１の下方鍔部１６ａと同じ一側に、第１の上方鍔部１７ａが第２の下方鍔部１６ｂと同じ他側に折り曲げられている。
【００３５】
遮音板１４４は、既設の超音波流量計に対して、上方鍔部１７ａ，１７ｂを結合部として測定管１１の上部内壁に固定され、遮音部を構成する。この状態で、第１の上部鍔部１７ａは、上流側のトランスデューサケースの開口端１２ａの半分を遮蔽し、第２の上部鍔部１７ｂは、下流側のトランスデューサケースの開口端１３ａの、上流側のトランスデューサケースとは反対側の半分を遮蔽する。また、第３及び第４の下方鍔部１６ｃ，１６ｄは、トランスデューサケースの間に位置し、流れの方向に関して超音波の反射点の上流側に第３の下方鍔部１６ｃが、下流側に第４の下方鍔部１６ｄが位置する。超音波は、トランスデューサケースの開口端のうち遮蔽部以外の部分から通路に入射し、第３及び第４の下方鍔部１６ｃ，１６ｄと超音波反射面１０１との間の空隙Ｇを通過して、受信側のトランスデューサに入射する。
【００３６】
図７は、本実施形態に係る超音波流量計に関して、超音波の伝搬を概念的に示したものである。トランスデューサ（下流側のトランスデューサとする。）から発射された超音波Ｗ１は、点Ｐ２から入射し、通路内を本体１５と平行に伝搬する。超音波Ｗ１は、本体１５と測定管１１の側部内壁との間を通過すると、回折により偏向して第４の下方鍔部１６ｄの下方に回り込み、超音波反射面１０１で反射する（図７（ａ））。反射した超音波Ｗ１は、第３の下方鍔部１６ｃにより伝搬方向が規制されて、上流側のトランスデューサケースの開口端を通過し、上流側のトランスデューサに入射する（図７（ｂ））。
【００３７】
なお、上流側のトランスデューサから超音波が発射される場合も同様であり、超音波は、回折により超音波反射面１０１の中央付近で反射し、下流側のトランスデューサに入射する。
【００３８】
本実施形態によれば、図６に示すように、遮音板１４４の設置により直接伝搬波Ｗ２の受信側のトランスデューサへの入射を防止することができることに加えて、下方鍔部１６ａ〜１６ｄの設置により超音波伝搬線Ａｔから外れて伝搬する拡散成分Ｗ３，Ｗ４を遮断することが可能となる。このため、拡散成分の干渉による受信波形Ｓｒ１の歪みを抑え、受信タイミングを正確に検出することができる。
【００３９】
以上では、燃料電池に供給される加湿後の水素含有ガスを被検流体とした場合を例に説明した。しかしながら、本発明は、燃料電池システムにおいて、加湿前の水素含有ガスの流量を測定する超音波流量計に適用したり、あるいは酸化剤ガスとしての空気の流量を加湿前又は加湿後に測定する超音波流量計に適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る超音波流量計の構成
【図２】同上超音波流量計における超音波の送受信の概念
【図３】超音波流量計による流量測定の原理
【図４】本発明の第２の実施形態に係る超音波流量計の測定管の断面
【図５】本発明の第３の実施形態に係る超音波流量計の測定管の断面
【図６】本発明の第４の実施形態に係る超音波流量計の遮音板の概観
【図７】同上超音波流量計における超音波の伝搬の概念
【符号の説明】
１…超音波流量計、１１…測定管、１２，１３…トランスデューサケース、１４１，１４４…遮音部としての遮音板、１４２，１４３…遮音部としての遮音壁、１５…遮音部本体としての本体、１６ａ…第１の鍔部としての第１の下方鍔部、１６ｂ…第２の鍔部としての第２の下方鍔部、１６ｃ…第３の鍔部としての第３の下方鍔部、１６ｄ…第４の鍔部としての第４の下方鍔部、１７ａ…第５の鍔部としての第１の上方鍔部、１７ｂ…第６の鍔部としての第２の上方鍔部、２１…第１のトランスデューサ、２２…第２のトランスデューサ、１０１…超音波反射面、Ａａ…測定管の中心軸、Ａｔ…超音波伝搬線、Ｇ…空隙、Ｐ１…第１の超音波入射点、Ｐ２…第２の超音波入射点。
【図１】
2004233121.tif 000003
【図２】
2004233121.tif 000004
【図３】
2004233121.tif 000005
【図４】
2004233121.tif 000006
【図５】
2004233121.tif 000007
【図６】
2004233121.tif 000008
【図７】
2004233121.tif 000009