(57)【要約】【課題】  本発明は、漏洩超音波が流量計本体及び渦発生体を伝搬しないように構成したことを課題とする。【解決手段】  超音波式渦流量計１０においては、圧電素子７０の加振力が振動板７２ｃに伝達されて超音波が流体中に送信されると共に、漏洩超音波がセンサホルダ７２の円筒部７２ａ及び蓋部材７８を介して保持部材３９にも伝搬する。通路１８，２０の流体が空間３８ｃにも供給されるため、振動板７２ｃと蓋部材７８に同じ圧力が作用して、管路７８ｂの強度を軽減できる。よって、管路７８ｂの肉厚の軸方向と直交する方向の断面面積を円筒部７２ａの肉厚の軸方向と直交する方向の断面面積よりも小さくすることができる。このように、断面面積を小さくした分、管路７８ｂにおいて円筒部７２ａより漏洩してくる超音波を減衰させることができ、よって、センサホルダ７２からセンサ取付部３８への音波漏洩が減少し、Ｓ／Ｎ比を十分確保することが可能になる。【選択図】  図３
2005134212.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電圧の印加により振動する圧電素子と、
該圧電素子を内部に収納するセンサホルダと、
を有する超音波センサにおいて、
前記センサホルダは、
前記圧電素子が当接する振動板と、前記振動板に連続形成され、前記圧電素子の外周を覆う筒部と、該筒部の開口を閉塞する閉塞部材とから前記圧電素子を収納するための収納空間が形成された圧電素子収納部と、
内部に前記圧電素子に電圧を印加するための電線が挿通するため軸方向に貫通する空間部を有し、一端が前記圧電素子収納部の閉塞部材に結合された管路と、
からなり、
前記管路の肉厚の軸方向と直交する方向の断面面積は前記筒部の肉厚の軸方向と直交する方向の断面面積よりも小に設定されていることを特徴とする超音波センサ。
【請求項２】
被測流体が流れる流路が形成された流量計本体と、
超音波を送信する超音波送信器と、
該超音波送信器から送信された超音波を受信する超音波受信器と、
該超音波送信器と該超音波受信器とを前記流量計本体に固定して保持するための保持部材と、
を備え、前記超音波受信器で受信された受信信号に基づき、前記流路を流れる被測流体の流量を測定する超音波式流量測定装置において、
前記超音波送信器及び超音波受信器のうち少なくとも何れか一方は、
電圧の印加により振動する圧電素子と、
該圧電素子を内部に収納するセンサホルダと、
を有する超音波センサからなり、
前記センサホルダは、
前記圧電素子が当接する振動板と、前記振動板に連続形成され、前記圧電素子の外周を覆う筒部と、該筒部の開口を閉塞する閉塞部材とから前記圧電素子を収納するための収納空間が形成された圧電素子収納部と、
内部に前記圧電素子に電圧を印加するための電線が挿通するため軸方向に貫通する空間部を有し、一端が前記圧電素子収納部の閉塞部材に結合された管路と、
からなり、
前記管路の肉厚の軸方向と直交する方向の断面面積は前記筒部の肉厚の軸方向と直交する方向の断面面積よりも小に設定されていることを特徴とする超音波式流量測定装置。
【請求項３】
前記超音波センサは、前記保持部材に対して相対変位可能に設けられると共に、前記超音波センサを前記保持部材に対して離間方向に付勢する付勢部材を設け、かつ、前記流路内に流れ方向と直交する渦発生体を設け、
該渦発生体は、前記流量計本体の流路に連通された通路を有し、該通路の途中位置に前記超音波送信器が当接する第１の取付部と、前記超音波受信器が当接する第２の取付部を設けたことを特徴とする請求項２記載の超音波式流量測定装置。
【請求項４】
前記第１の取付部の前記超音波送信器の当接部、及び前記第２の取付部の前記超音波受信器の当接部に、流体が通過可能な通路を有する環状部材を設けたことを特徴とする請求項３記載の超音波式流量測定装置。
【請求項５】
前記超音波送信器及び前記超音波受信器の筒部外周に流体が通過可能な通路を有する環状部材を設けたことを特徴とする請求項３記載の超音波式流量測定装置。
【請求項６】
前記請求項２記載の超音波式流量測定装置であって、
前記超音波送信器及び超音波受信器の前記センサホルダに収納された圧電素子からの電線を前記管路に挿通して前記保持部材に収納された基板に接続し、
前記管路を前記センサホルダに一体的に結合させたことを特徴とする超音波式流量測定装置。
【請求項７】
前記超音波送信器及び超音波受信器が挿入される超音波伝搬経路の内周と前記センサホルダの外周との間に超音波を吸収する吸音材を設けたことを特徴とする請求項６記載の超音波式流量測定装置。
【請求項８】
前記管路の外周に超音波を吸収する吸音材を設けたことを特徴とする請求項６記載の超音波式流量測定装置。
【請求項９】
前記吸音材は、前記超音波伝搬経路の内周に対して前記センサホルダの位置をガイドすることを特徴とする請求項７記載の超音波式流量測定装置。
【請求項１０】
前記請求項２記載の超音波式流量測定装置であって、
前記超音波送信器を一対設け、
前記超音波受信器を一対設け、
前記保持部材に基板を設けており、
前記基板は、
前記一対の超音波送信器が接続される一対の接続端子を有する駆動回路と、
前記一対の超音波受信器が接続される一対の接続端子を有する受信回路と有し、
前記受信回路の一対の接続端子を前記駆動回路の一対の接続端子の両側から挟むように離間した位置に設けたことを特徴とする超音波式流量測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被測流体中に超音波を送信して渦発生体の下流に発生するカルマン渦を検出して被測流体の流量を測定する超音波センサ及び超音波式流量測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
以下、超音波式流量測定装置の一例として超音波式渦流量計を用いて従来技術を説明する。
【０００３】
一般に、従来の超音波式渦流量流量計では、被測流体が流れる流路内に流れ方向と直交する方向に延在形成された渦発生体を設け、渦発生体の下流には１組または２組の超音波センサを設けて渦発生体の下流に発生するカルマン渦を検出するように構成されている。１組の超音波センサは、互いに対向するように流路内に設けられており、一方が超音波を送信する送信側であり、他方が被測流体中を伝搬した超音波を受信する受信側となる。
【０００４】
この種の超音波式渦流量計では、流路中に流速に比例して交番的に発生するカルマン渦の中を伝搬して受信された超音波の受信信号と、送信側に供給される超音波の送信信号とを位相比較することで超音波がカルマン渦から受けるドップラー効果を正弦波的な位相変調量として検出している。
【０００５】
また、２組の超音波センサを用いた超音波式渦流量計では、カルマン渦の流れに対して相対的な相反する方向から流体を伝搬した２つの超音波信号同士を位相比較することにより、被測流体の音速変化の影響をキャンセルしてカルマン渦から受ける位相変化のみを抽出するように構成されている。
【０００６】
上記のように構成された従来の超音波式渦流量計では、理論的には超音波がカルマン渦から受けるドップラー効果を位相変化として抽出する構成であるため、被測流体の種類によらずカルマン渦を検出することができる。
【０００７】
ところが、上記のように被測流体が流れる管路に超音波センサを設ける超音波式渦流量計においては、送信側超音波センサから送信された超音波が流量計本体（管路）や渦発生体にも漏洩超音波として伝達されてしまい、受信側超音波センサには被測流体を伝搬した超音波と、管路を伝搬した信号とが合成された合成信号を受信することになる。
【０００８】
そのため、上記合成信号を受信して流量パルスを生成する過程で管路を伝搬した漏洩超音波がノイズとなって検出されることになり、結果としてセンサＳ／Ｎが悪化し、パルス欠落等による計測精度の低下を引き起こしたり、低流量検出感度が悪化したりする。
【０００９】
このような問題を解消する手段としては、例えば、圧電素子が収納されるセンサホルダを渦発生体の両端に形成された筒状部分に挿入すると共に、センサホルダのフランジと筒状部分のフランジとの間に弾性部材（Ｏリング）を介在させて圧電素子による振動が渦発生体に伝搬しないように構成したものがある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−１９３５０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述のように、超音波センサの取付構造は、発振器からの信号により所定の周期で振動板を加振する圧電素子と、圧電素子を収納するセンサホルダとを有しており、センサホルダとセンサホルダを保持する流量計本体との間で超音波伝搬経路の絶縁を確保する為に、センサホルダと流量計本体との間にゴム材からなる弾性体(Ｏリング等)を介在させてセンサホルダをフローティング構造で保持する構成となっている。
【００１１】
この弾性体を介在させたフローティング構造では、弾性体であるＯリングに伝搬した超音波は、弾力を有するＯリング内部で減衰されるため、流量計本体へ漏洩する超音波の音圧は低い。
【００１２】
しかし、上記公報の構成のものは、ゴム材からなる弾性体が低温時に硬くなる性質を有するため、超音波センサから本体へ音波の漏洩が大きくなり、センサS/Nを十分確保できなくなるおそれがある。
【００１３】
また、超音波センサの振動板が被測流体の圧力の受圧面となっているため、センサホルダはこの圧力に耐えられるように流量計本体に強固に締結する必要があり、この場合には、センサホルダと流量計本体との間との間に介在する弾性体の弾性度が低下し、この結果、超音波センサから本体へ音波の漏洩が大きくなり、S/N比を十分確保できなくなるおそれがある。
【００１４】
また、流量計の口径（流路内径）が大きくなると、超音波送信器と超音波受信器との間の離間距離が大きくなり、その分超音波の伝搬距離が長くなって送受信効率の低下によりS/N比を十分確保することが難しいという問題が生ずる。
そこで、本発明は、上記課題を解決した超音波センサ及び超音波流量測定装置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】
【００１５】
請求項１記載の発明は、電圧の印加により振動する圧電素子と、
該圧電素子を内部に収納するセンサホルダと、
を有する超音波センサにおいて、
前記センサホルダは、
前記圧電素子が当接する振動板と、前記振動板に連続形成され、前記圧電素子の外周を覆う筒部と、該筒部の開口を閉塞する閉塞部材とから前記圧電素子を収納するための収納空間が形成された圧電素子収納部と、
内部に前記圧電素子に電圧を印加するための電線が挿通するため軸方向に貫通する空間部を有し、一端が前記圧電素子収納部の閉塞部材に結合された管路と、
からなり、
前記管路の肉厚の軸方向と直交する方向の断面面積は前記筒部の肉厚の軸方向と直交する方向の断面面積よりも小に設定されていることを特徴とするものである。
【００１６】
請求項２記載の発明は、被測流体が流れる流路が形成された流量計本体と、
超音波を送信する超音波送信器と、
該超音波送信器から送信された超音波を受信する超音波受信器と、
該超音波送信器と該超音波受信器とを前記流量計本体に固定して保持するための保持部材と、
を備え、前記超音波受信器で受信された受信信号に基づき、前記流路を流れる被測流体の流量を測定する超音波式流量測定装置において、
前記超音波送信器及び超音波受信器のうち少なくとも何れか一方は、
電圧の印加により振動する圧電素子と、
該圧電素子を内部に収納するセンサホルダと、
を有する超音波センサからなり、
前記センサホルダは、
前記圧電素子が当接する振動板と、前記振動板に連続形成され、前記圧電素子の外周を覆う筒部と、該筒部の開口を閉塞する閉塞部材とから前記圧電素子を収納するための収納空間が形成された圧電素子収納部と、
内部に前記圧電素子に電圧を印加するための電線が挿通するため軸方向に貫通する空間部を有し、一端が前記圧電素子収納部の閉塞部材に結合された管路と、
からなり、
前記管路の肉厚の軸方向と直交する方向の断面面積は前記筒部の肉厚の軸方向と直交する方向の断面面積よりも小に設定されていることを特徴とするものである。
【００１７】
請求項３記載の発明は、前記超音波センサは、前記保持部材に対して相対変位可能に設けられると共に、前記超音波センサを前記保持部材に対して離間方向に付勢する付勢部材を設け、かつ、前記流路内に流れ方向と直交する渦発生体を設け、
該渦発生体は、前記流量計本体の流路に連通された通路を有し、該通路の途中位置に前記超音波送信器が当接する第１の取付部と、前記超音波受信器が当接する第２の取付部を設けたことを特徴とするものである。
【００１８】
請求項４記載の発明は、前記第１の取付部の前記超音波送信器の当接部、及び前記第２の取付部の前記超音波受信器の当接部に、流体が通過可能な通路を有する環状部材を設けたことを特徴とするものである。
【００１９】
請求項５記載の発明は、前記超音波送信器及び前記超音波受信器の筒部外周に流体が通過可能な通路を有する環状部材を設けたことを特徴とするものである。
【００２０】
請求項６記載の発明は、前記請求項２記載の超音波式流量測定装置であって、
前記超音波送信器及び超音波受信器の前記センサホルダに収納された圧電素子からの電線を前記管路に挿通して前記保持部材に収納された基板に接続し、
前記管路を前記センサホルダに一体的に結合させたことを特徴とするものである。
【００２１】
請求項７記載の発明は、前記超音波送信器及び超音波受信器が挿入される超音波伝搬経路の内周と前記センサホルダの外周との間に超音波を吸収する吸音材を設けたことを特徴とするものである。
【００２２】
請求項８記載の発明は、前記管路の外周に超音波を吸収する吸音材を設けたことを特徴とするものである。
【００２３】
請求項９記載の発明は、前記吸音材は、前記超音波伝搬経路の内周に対して前記センサホルダの位置をガイドすることを特徴とするものである。
【００２４】
請求項１０記載の発明は、前記請求項２記載の超音波式流量測定装置であって、
前記超音波送信器を一対設け、
前記超音波受信器を一対設け、
前記保持部材に基板を設けており、
前記基板は、
前記一対の超音波送信器が接続される一対の接続端子を有する駆動回路と、
前記一対の超音波受信器が接続される一対の接続端子を有する受信回路と有し、
前記受信回路の一対の接続端子を前記駆動回路の一対の接続端子の両側から挟むように離間した位置に設けたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２５】
請求項１及び２記載の発明によれば、センサホルダの管路の肉厚の軸方向と直交する方向の断面面積は筒部の肉厚の軸方向と直交する方向の断面面積よりも小に設定されているので、圧電素子からの振動は管路で減衰されることとなり、超音波の漏洩を防止しうる。
【００２６】
上記請求項３記載の発明によれば、超音波センサが保持部材に対して相対変位可能に設けられているので、超音波センサの位置が保持部材に対して調整されて通路に設けられた取付部に位置合わせされる。そのため、センサホルダの管路を保持部材と一体化する構成のもよりもセンサホルダの管路の長さや半径方向の位置を容易に加工することができる。
【００２７】
上記請求項４記載の発明によれば、第１の取付部の超音波送信器の当接部、及び第２の取付部の超音波受信器の当接部に、流体が通過可能な通路を有する環状部材を設けたため、当接部によって超音波送信器と超音波受信器との離間距離を一定に保ちつつ超音波送信器及び超音波受信器の半径方向の取付位置をガイドすることが可能になり、且つ環状部材の通路を介して筒部の上部と下部にかかる圧力差が小さくなり、管路の肉厚を小さくして強度を下げることが可能になる。
【００２８】
上記請求項５記載の発明によれば、超音波送信器及び超音波受信器の筒部外周に流体が通過可能な通路を有する環状部材を設けたため、超音波送信器及び超音波受信器の半径方向の取付位置をガイドすると共に、環状部材の通路により筒部の上部と下部にかかる圧力差が小さくなり、管路の肉厚を小さくして強度を下げることが可能になる。
【００２９】
上記請求項６記載の発明によれば、請求項２記載の超音波式流量測定装置であって、超音波送信器及び超音波受信器のセンサホルダに収納された圧電素子からの電線を管路に挿通して保持部材に収納された基板に接続し、管路をセンサホルダに一体的に結合させたため、各電線が絡まないように配置できると共に、超音波送信器及び超音波受信器を保持部材と一体なユニットとして組付け作業及びメンテナンスを行える。
【００３０】
上記請求項７記載の発明によれば、超音波送信器及び超音波受信器が挿入される超音波伝搬経路の内周とセンサホルダの外周との間に超音波を吸収する吸音材を設けたため、流れ方向に対して斜め方向に進行する音波を吸収して超音波の漏洩を防止しうる。
【００３１】
上記請求項８記載の発明によれば、管路の外周に超音波を吸収する吸音材を設けたため、流れ方向に対して斜め方向に進行する音波が管路で乱反射することを防止し、乱反射によるノイズを防止しうる。
【００３２】
上記請求項９記載の発明によれば、吸音材が、超音波伝搬経路の内周に対してセンサホルダの位置をガイドするものであり、センサホルダが超音波伝搬経路の内周に接触しないようにして超音波の漏洩を防止しうる。
【００３３】
上記請求項１０記載の発明によれば、受信回路の一対の接続端子を駆動回路の一対の接続端子の両側から挟むように離間した位置に設けたため、圧電素子からの電線が絡み合うことがなくなり、かつ受信側の電線が離間することにより電線同士及び接続端子間のクロストークを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、図面と共に本発明の一実施例について説明する。
【実施例１】
【００３５】
図１は本発明になる超音波センサ及び超音波式流量測定装置の一実施例を示すブロック図である。また、図２は超音波式流量測定装置の横断面図である。
【００３６】
図１及び図２に示されるように、超音波式流量測定装置としての超音波式渦流量計１０は、被測流体が流れる流路１２を内部に有する流量計本体１４と、流量計本体１４の流路１２内で被測流体の流れ方向（図２中矢印で示す）と直交する垂直方向に延在する渦発生体１６とを有する。この渦発生体１６は、上方からみると水平方向の断面が概略五角形になっている。
【００３７】
そして、上流側に対向する渦発生体１６の正面１６ａに被測流体が衝突しながら下流側へ流れる過程において、カルマン渦が渦発生体１６の下流側左右で交互に発生する。このカルマン渦が発生する周波数が被測流体の流速に比例しているため、被測流体中に発生するカルマン渦の数を検出することにより被測流体の流速を求めることができ、あらかじめ入力された口径から流量を算出する。
【００３８】
渦発生体１６は、長手方向に延在する一対の通路１８，２０が超音波伝搬経路として貫通している。この通路１８，２０は、夫々渦発生体１６の下流側に形成された斜辺１６ｂ，１６ｃに開口する第１乃至第４の圧力導入路２２，２４，２６，２８と連通されている。尚、各圧力導入路２２，２４，２６，２８は、夫々渦発生体１６の長手方向（高さ方向）にずらしてあり、夫々が互いに交差しないように設けられている。
【００３９】
図２に示されるように、第１の圧力導入路２２は、一端が斜辺１６ｂに開口し、他端が通路１８に連通されている。また、第２の圧力導入路２４は、一端が斜辺１６ｃに開口し、他端が通路２０に連通されている。また、第３の圧力導入路２６は、一端が斜辺１６ｂに開口し、他端が通路２０に連通されている。また、第４の圧力導入路２８は、一端が斜辺１６ｃに開口し、他端が通路１８に連通されている。
【００４０】
従って、渦発生体１６の下流を流れる被測流体中にカルマン渦が発生したとき、カルマン渦の発生に伴う圧力変化により渦発生体１６の左右両側で圧力差が生じ、この圧力差によって通路１８，２０内に被測流体の流れが生じる。すなわち、通路１８，２０内においては、カルマン渦の発生と同じ周期で交互に逆向きの流れが生じる。
【００４１】
渦発生体１６の上端には、一対の送信側超音波センサ（超音波送信器）３０，３２が取り付けられるセンサ取付部３８が設けられている。そして、センサ取付部３８の上部には、送信側超音波センサ３０，３２を保持する保持部材３９が設けられている。
【００４２】
また、渦発生体１６の下端には、一対の受信側超音波センサ（超音波受信器）３４，３６が取り付けられるセンサ取付部４０が設けられている。そして、センサ取付部４０の下部には、受信側超音波センサ３４，３６を保持する保持部材４１が設けられている。各超音波センサ３０，３２，３４，３６は、センサ取付部３８，４０に設けられた取付孔３８ａ，３８ｂ，４０ａ，４０ｂに挿入される。
【００４３】
尚、超音波センサ３０，３２，３４，３６は、図１において、左右対称となる位置に設けられている。すなわち、左側に配置された送信側超音波センサ３０と受信側超音波センサ３４との離間距離と、右側に配置された送信側超音波センサ３２と受信側超音波センサ３６との離間距離とが同一になるように配置されている。
【００４４】
各超音波センサ３０，３２，３４，３６が挿入される取付孔３８ａ，３８ｂ，４０ａ，４０ｂは、通路１８，２０の上端開口及び下端開口に連通している。送信側超音波センサ３０，３２から送信された超音波は、通路１８，２０内の流体中を伝搬して受信側超音波センサ３４，３６で受信される。
【００４５】
その際、通路１８，２０内を伝搬する超音波は、カルマン渦の発生に伴う渦発生体１６の左右両側の圧力差によって通路１８，２０内を流れる被測流体の流速により変調される。そのため、受信側超音波センサ３４，３６から出力された検出信号を復調してカルマン渦の発生周波数を検出し、この周波数に基づいて流路１２内を流れる被測流体の流量を計測することができる。
【００４６】
図１に示されるように、駆動回路４２は、一定周期の駆動信号を出力する発振回路４４を有しており、発振回路４４から出力された駆動信号を一対の送信側超音波センサ３０，３２に出力する。
【００４７】
このように、一対の送信側超音波センサ３０，３２は、夫々駆動信号が駆動回路４２から入力されており、発振回路４４からの駆動信号により振動して通路１８，２０内の流体中に超音波を送信する。
【００４８】
そして、渦発生体１６の内部を貫通する通路１８，２０内を伝搬した超音波は、受信側超音波センサ３４，３６に受信される。
【００４９】
そのため、受信側超音波センサ３４，３６で受信される超音波信号は、送信側超音波センサ３０，３２から受信側超音波センサ３４，３６に通路１８，２０内を伝搬してきた超音波のみが受信されるようになっている。また、受信側超音波センサ３４，３６は、流量を演算する演算部４６に接続されている。
【００５０】
受信回路としての演算部４６は、受信増幅回路４８，５０、波形整形回路５２，５４、位相比較回路５６、流量演算部６０を有する。そして、流量演算部６０では、受信側超音波センサ３４，３６から出力された受信信号の位相差から得られたカルマン渦の周波数に基づいて流路１２を流れる被測流体の流量を演算する。
【００５１】
ここで、センサ取付部３８、保持部材３９、センサ取付部４０、保持部材４１の構成について説明する。
【００５２】
尚、渦発生体１６の上部に設けられたセンサ取付部３８、保持部材３９は、渦発生体１６の下部に設けられたセンサ取付部４０、保持部材４１と同一構成であり、上下対称に配置されている。そのため、センサ取付部３８、保持部材３９の構成について説明し、センサ取付部４０、保持部材４１の説明は省略する。
【００５３】
図３はセンサ取付部３８、保持部材３９の取付構造を拡大して示す縦断面図である。
図３に示されるように、センサ取付部３８は、通路１８，２０に連通するセンサ挿入孔３８ａ，３８ｂと、センサ挿入孔３８ａ，３８ｂの上部でセンサ挿入孔３８ａ，３８ｂに連通する空間３８ｃとが設けられている。さらに、センサ挿入孔３８ａ，３８ｂの内壁には、送信側超音波センサ３０，３２の挿入側端部が当接するガイドリング６２を係止する取付部６４が設けられている。ガイドリング６２は、ガイドリング取付部６４の当接部６４ａに当接して係止される。
【００５４】
また、センサ取付部３８の上部には、シール部材（Ｏリング）６６を装着するシール溝６８が設けられている。このシール部材６６は、保持部材３９がセンサ取付部３８の上面に当接した状態で取付ボルト６９が締め付けられることで圧縮されてセンサ取付部３８と保持部材３９との間をシールする。
【００５５】
送信側超音波センサ３０，３２は、圧電素子７０と、圧電素子７０を保持するセンサホルダ７２とからなる。圧電素子７０は、センサホルダ７２の円筒部７２ａの内部７２ｂに収納されている。
【００５６】
センサホルダ７２は、円筒部７２ａの底面が振動板７２ｃになっており、振動板７２ｃが通路１８，２０に対向するように取り付けられる。従って、送信側超音波センサ３０，３２の圧電素子７０に一定周期の駆動信号が供給されると、圧電素子７０は振動板７２ｃを加振して通路１８，２０に向けて超音波を送信する。
【００５７】
ガイドリング６２は、例えば４フッ化エチレン樹脂などによりリング状に形成されており、内周にはセンサホルダ７２の角部７２ｄが当接する凹部６２ａが設けられている。このガイドリング６２は、センサホルダ７２がセンサ挿入孔３８ａ，３８ｂに接触しないようにセンサ挿入孔３８ａ，３８ｂの中心に位置決めすると共に、軸方向の挿入位置を位置決めするガイド部として機能する。
【００５８】
また、ガイドリング６２は、センサ取付部３８の通路１８，２０内に形成されたガイドリング取付部６４の当接部６４ａにより下方への脱落が防止される。そして、ガイドリング６２は、ガイドリング取付部６４に対して径方向及び上下方向に延在する溝７４が形成されている。そのため、通路１８，２０は、溝７４を介してセンサ挿入孔３８ａ，３８ｂ及び空間３８ｃに連通する。
【００５９】
これにより、通路１８，２０内の流体は、センサ挿入孔３８ａ，３８ｂ及び空間３８ｃにも流入しており、通路１８，２０内の圧力とセンサ挿入孔３８ａ，３８ｂ及び空間３８ｃの圧力とが同一圧力になる。
【００６０】
一方、センサホルダ７２は、円筒部７２ａの内部７２ｂを閉塞する円盤状の蓋部材７８が溶接またはロウ付け等により固着されている。さらに、蓋部材７８は、円筒部７２ａを閉塞する蓋部７８ａと、蓋部７８ａの上面中央に突出する小径な管路７８ｂとを有する。管路７８ｂは、リード線（電線）８２を挿通するための通路（空間）を有する中空形状に形成されている。
【００６１】
また、管路７８ｂの上端には、同径のパイプ８０が溶接またはロウ付け等により結合されており、パイプ８０の上端は保持部材３９の下面に突出する管路３９ａに溶接またはロウ付け等により結合されている。そして、管路３９ａは、保持部材３９を上下方向に貫通する貫通孔３９ｂに連通し、保持部材３９の上面に突出する管路３９ｃには、同径のパイプ７６が溶接またはロウ付け等により結合されている。
【００６２】
上記圧電素子７０に接続されたリード線８２は、管路７８ｂ、パイプ８０、貫通孔３９ｂ、管路３９ｃに挿通されており、円筒部７２ａの内部７２ｂから外部に引き出されて発振回路４４に接続される。このように、センサホルダ７２は、円筒部７２ａよりも小径な管路７８ｂにより支持されているので、通路１８，２０の圧力とセンサ挿入孔３８ａ，３８ｂ及び空間３８ｃの圧力との押圧力の差、すなわち、圧力振動板７２ｃの受圧面積Ｓａから蓋部７８ａの受圧面積Ｓｂ（管路７８ｂの断面面積を除く面積）を差し引いた面積（Ｓａ−Ｓｂ）に作用する圧力により上方に押圧されることになる。
【００６３】
そのため、管路７８ｂに作用するセンサホルダ７２をガイドリング６２から離間させる方向への押圧力が減少することになり、その分、管路７８ｂの強度を低下させることができる。このため、管路７８ｂの肉厚の軸方向と直交する方向の断面面積を円筒部７２ａの肉厚の軸方向と直交する方向の断面面積よりも小さくすることができ、この断面面積を小さくした分、管路７８ｂにおいて円筒部７２ａより漏洩してくる超音波を減衰させることができる。よって、センサホルダ７２からセンサ取付部３８への音波漏洩が減少し、Ｓ／Ｎ比を十分確保することが可能になる。
【００６４】
そのため、渦発生体１６にもセンサホルダ７２からの振動（漏洩超音波）が伝搬しにくい構成になっている。よって、センサホルダ７２からの振動（漏洩超音波）の殆どが減衰されてセンサ取付部３８に伝搬せず、渦発生体１６及び流量計本体１４を介して受信側超音波センサ３４，３６に伝搬することが防止される。
【００６５】
このように、超音波式渦流量計１０では、センサ取付部３８を介して渦発生体１６及び流量計本体１４に漏洩超音波が伝搬しないため、受信信号に重畳されるノイズを減少させて流量計測精度を向上させることが可能になる。このため、低温領域での流量計測精度を確保することができ、比較的気温の低い寒冷地、あるいは冷蔵施設などの低温環境下でも被測流体の流量を正確に計測することが可能になる。
【００６６】
また、超音波式渦流量計１０においては、低流量時、カルマン渦による変調が小さいので、漏洩超音波によるＳ／Ｎ比が影響を受け易いが、パルスの欠落等の発生や、低流量検出感度の悪化、あるいは、流量信号が不安定になり精度低下や計測不能となることを防止しうる。
【００６７】
ここで、変形例１について説明する。
図４は変形例１の要部を拡大して示す縦断面図である。尚、図４において、上記実施例と同一部分には、同一符号を付してその説明を省略する。
【００６８】
図４に示されるように、変形例１の超音波式渦流量計９０では、センサホルダ７２の中空部７８ｂの上端に同径の管路９２が溶接またはロウ付け等により結合されている。この管路９２は、保持部材３９を貫通する取付孔３９ｄに軸方向（上下方向）に移動可能に挿通されており、取付孔３９ｄの内壁に装着されたシール部材（Ｏリング）９４によりシールされている。
【００６９】
上記圧電素子７０に接続されたリード線８２は、円筒部７２ａの内部７２ｂから中空部７８ｂ、管路９２を挿通されて外部に引き出される。
【００７０】
また、センサホルダ７２に固着された蓋部材７８の蓋部７８ａ上面と保持部材３９の下面との間には、コイルバネからなる付勢部材９６が介装されている。この付勢部材９６は、振動板７２ｃの受圧面積Ｓａから蓋部７８ａの受圧面積Ｓｂ（中空部７８ｂを除く面積）を差し引いた面積（Ｓａ−Ｓｂ）に作用する圧力より僅かに強いバネ力を発生するようにバネ定数（バネ材質、内径、線径、ピッチ、巻き数等の条件による値）が設定されている。
【００７１】
また、センサホルダ７２の振動板７２ｃの角部７２ｄに当接するガイドリング６２には、通路１８，２０内のガイドリング取付部６４に対して径方向及び上下方向に延在する溝７４が設けられている。
【００７２】
また、センサホルダ７２と一体に形成された管路９２が取付孔３９ｄに軸方向（上下方向）に移動可能に挿通されているので、センサホルダ７２をセンサ取付部３８に取り付ける際にセンサホルダ７２の先端位置をガイドリング６２に当接する位置に保持することができる。そのため、センサホルダ７２が位置決めされており、計測精度が維持される。このように、保持部材３９に対する管路９２の長さや半径方向の位置合わせが容易に行われ、さらに保持部材３９に管路９２を一体的に結合させるものよりも加工精度を高める必要がなく、加工が容易に行える。
【００７３】
ここで、変形例２について説明する。
図５は変形例２の構成を説明するための縦断面図である。尚、図５において、上記実施例と同一部分には、同一符号を付してその説明を省略する。
【００７４】
図５に示されるように、変形例２の超音波式渦流量計１００では、渦発生体１６の通路１８，２０内の縦軸方向（長手方向）の中間位置に送信側超音波センサ３０，３２が当接する第１の取付部１０２，１０４と、受信側超音波センサ３４，３６が当接する第２の取付部１０６，１０８とが設けられている。尚、第１の取付部１０２，１０４及び第２の取付部１０６，１０８は、前述したガイドリング取付部６４と同様にガイドリング６２が当接する当接部６４ａを有するが、ここではその説明を省略する。
【００７５】
そのため、流量計本体１４の流路１２の内径（口径）が大きい場合、第１の取付部１０２，１０４と第２の取付部１０６，１０８との離間距離が大きくならず、送信側超音波センサ３０，３２から送信された超音波が受信側超音波センサ３４，３６に到達するまでに減衰することが防止され、流路１２の内径（口径）に拘らず受信感度を確保することが可能になる。
【００７６】
よって、超音波式渦流量計１００においては、流路１２の内径（口径）に拘らず送信側超音波センサ３０，３２と受信側超音波センサ３４，３６との離間距離が一定になるように第１の取付部１０２，１０４及び第２の取付部１０６，１０８の位置を設定することにより、カルマン渦による変調が小さい低流量時でもＳ／Ｎ比が安定しており、精度低下や計測不能となることを防止しうる。
【００７７】
通路１８，２０には、渦発生体１６の両側に開口する圧力導入路２２、２４、２６、２８が連通されている。そのため、カルマン渦の発生により渦発生体１６の両側で圧力差が生じて通路１８，２０に流体の流れが生じる。
【００７８】
また、第１の取付部１０２，１０４と第２の取付部１０６，１０８との離間距離を任意の距離に設定することにより、通路１８，２０内を伝搬する超音波は、カルマン渦の発生に伴う渦発生体１６の左右両側の圧力差によって通路１８，２０内を流れる被測流体の流速により変調される。そのため、計測される流量範囲に応じて第１の取付部１０２，１０４と第２の取付部１０６，１０８との離間距離を変更することにより、より計測精度を高められる。
【００７９】
ここで、変形例３について説明する。
図６は変形例３の構成を説明するための縦断面図である。尚、図６において、上記実施例と同一部分には、同一符号を付してその説明を省略する。
【００８０】
図６に示されるように、変形例４の超音波式渦流量計１１０では、渦発生体１６の端部がセンサ取付部３８の端面と同じ位置まで延在されており、センサ取付部３８には通路１８，２０に連通する空間１１２，１１４が貫通している。
【００８１】
空間１１２，１１４の内壁には、ガイドリング取付部６４が設けられている。さらに、空間１１２，１１４の上端には、保持部材３９に対向するようにシール部材（Ｏリング）１２０を装着するシール溝１２２，１２４が設けられている。このシール部材１２０は、保持部材３９がセンサ取付部３８の上面に当接した状態で取付ボルト６９が締め付けられることで圧縮されてセンサ取付部３８と保持部材３９との間をシールすると共に、空間１１２と１１４との間もシールする。
【００８２】
ガイドリング取付部６４の当接部６４ａには、センサホルダ７２が当接するガイドリング１２６が嵌合されている。ガイドリング１２６は、上面にセンサホルダ７２の振動板７２ｃの周縁部が当接する凹部１２８を有し、外周に空間１１２，１１４と通路１８，２０との間を連通する複数の切欠（通路）１３０を有する。
【００８３】
図７はガイドリング１２６を示す図であり、(Ａ)は平面図、（Ｂ）は縦断面図である。
図７（Ａ）（Ｂ）に示されるように、ガイドリング１２６は、上方から見ると外周に三角形状の切欠１３０（１３０１〜１３０ｎ−１）と半径方向に突出する突部１３２（１３２１〜１３２ｎ）とが交互に設けられた星型形状に形成されている。これにより、空間１１２，１１４は、夫々独立して設けられているが、複数の切欠１３０を介して渦発生体１６の通路１８，２０の圧力が導入される。
【００８４】
また、ガイドリング１２６は、突部１３２の先端が空間１１２，１１４の内壁１１２ａ，１１４ａに嵌合することによりセンサホルダ７２の半径方向の挿入位置を空間１１２，１１４の中心にガイドする。
【００８５】
複数の切欠１３０は、十分な開口面積を有するため、流体中に含まれる油ミストや水分が通過できる。そのため、ガイドリング１２６の表面に流体中に含まれる油ミストや水分が堆積しないようになっている。また、センサホルダ７２の振動板７２ｃと閉塞部材７８ａにかかる圧力を同一とすることができるため、管路７８ｂ及びパイプ８０にかかる加重を減らすことができ、その分パイプ８０の断面面積を小さくすることができる。
【００８６】
このように、センサホルダ７２は、円筒部７２ａよりも小径な管路７８ｂにより支持されているので、通路１８，２０の圧力とセンサ挿入孔３８ａ，３８ｂ及び空間３８ｃの圧力との押圧力の差、すなわち、圧力振動板７２ｃの受圧面積Ｓａから蓋部７８ａの受圧面積Ｓｂ（管路７８ｂの断面面積を除く面積）を差し引いた面積（Ｓａ−Ｓｂ）に作用する圧力により上方に押圧されることになる。
【００８７】
そのため、管路７８ｂに作用するセンサホルダ７２をガイドリング６２から離間させる方向への押圧力が減少することになり、その分、管路７８ｂの強度を低下させることができる。このため、管路７８ｂの肉厚の軸方向と直交する方向の断面面積を円筒部７２ａの肉厚の軸方向と直交する方向の断面面積よりも小さくすることができ、この断面面積を小さくした分、管路７８ｂにおいて円筒部７２ａより漏洩してくる超音波を減衰させることができる。よって、センサホルダ７２からセンサ取付部３８への音波漏洩が減少し、Ｓ／Ｎ比を十分確保することが可能になる。
【００８８】
そのため、渦発生体１６にもセンサホルダ７２からの振動（漏洩超音波）が伝搬しにくい構成になっている。よって、センサホルダ７２からの振動（漏洩超音波）の殆どが減衰されてセンサ取付部３８に伝搬せず、渦発生体１６及び流量計本体１４を介して受信側超音波センサ３４，３６に伝搬することが防止される。
【００８９】
また、ガイドリング１２６は、複数の突部１３２がガイドリング取付部６４の当接部６４ａに当接して係止されるため、ガイドリング取付部６４との接触面積が小さくて済む。そのため、センサホルダ７２の振動板７２ｃからの振動がガイドリング取付部６４へ伝播されにくく、センサホルダ７２からセンサ取付部３８への音波漏洩が減少し、Ｓ／Ｎ比を十分確保することが可能になる。
【００９０】
図８はガイドリングの変形例を示す図であり、(Ａ)は平面図、（Ｂ）は縦断面図である。
図８（Ａ）（Ｂ）に示されるように、ガイドリング１３４は、上面にセンサホルダ７２の振動板７２ｃの周縁部が当接する凹部１３６を有し、且つ中心線上に空間１１２，１１４と渦発生体１６の通路１８，２０との間を連通する複数の貫通孔（通路）１３８（１３８１〜１３８ｎ）を有する。
【００９１】
また、ガイドリング１３４は、外周が空間１１２，１１４の内壁１１２ａ，１１４ａに嵌合することによりセンサホルダ７２の半径方向の挿入位置を空間１１２，１１４の中心にガイドする。
【００９２】
複数の貫通孔１３８は、十分な開口面積を有するため、流体中に含まれる油ミストや水分が通過できる。そのため、ガイドリング１３４の表面に流体中に含まれる油ミストや水分が堆積しないようになっている。
【００９３】
そして、ガイドリング１３４は、複数の貫通孔１３８を除く周縁部分がガイドリング取付部６４の当接部６４ａに当接して係止されるため、ガイドリング取付部６４の当接部６４ａとの接触面積が小さくて済む。そのため、センサホルダ７２の振動板７２ｃからの振動がガイドリング取付部６４へ伝播されにくく、センサホルダ７２からセンサ取付部３８への音波漏洩が減少し、Ｓ／Ｎ比を十分確保することが可能になる。
【００９４】
図９はガイドリングの別の変形例を示す縦断面図である。
図９に示されるように、ガイドリング（環状部材）１４０は、センサホルダ７２の円筒部７２ａの外周に形成された溝１４２に嵌合されるように取り付けられる。
【００９５】
ガイドリング１４０の外周には、上記ガイドリング１２６と同様に三角形状の切欠（通路）１３０（１３０１〜１３０ｎ−１）と半径方向に突出する突部１３２（１３２１〜１３２ｎ）とが交互に設けられた星型形状に形成されている。ガイドリング１４０は、突部１３２の先端が空間１１２，１１４の内壁１１２ａ，１１４ａに嵌合することによりセンサホルダ７２の半径方向の挿入位置を空間１１２，１１４の中心にガイドする。
【００９６】
従って、センサホルダ７２は、溝１４２に嵌合されたガイドリング１２６によって半径方向の挿入位置が位置決めされ、且つ管路７８ｂに結合されたパイプ８０の長さにより軸方向の挿入位置が位置決めされる。よって、渦発生体１６の通路１８，２０内のガイドリング取付部６４を設ける必要がなく、センサ取付部３８の加工工数が減少して加工が容易になる。
【００９７】
センサホルダ７２の円筒部７２ａの外周に流体が通過可能な通路を有するガイドリング１４０を設けたため、センサホルダ７２の半径方向の取付位置をガイドすると共に、ガイドリング１４０の通路により筒部の上部と下部にかかる圧力差が小さくなり、管路の肉厚を小さくして強度を下げることが可能になる。
【００９８】
ここで、変形例４について説明する。
図１０は変形例４の構成を説明するための縦断面図である。尚、図１０において、上記実施例と同一部分には、同一符号を付してその説明を省略する。
【００９９】
図１０に示されるように、変形例３の超音波式渦流量計１４８では、通路１８と２０との間を仕切る隔壁１６ａの上端１６ｂが上側の保持部材３９に当接する位置まで延在しており、隔壁１６ａの下端１６ｃが下側の保持部材３９に当接する位置まで延在している。そのため、送信側超音波センサ３０，３２の上方は、空間１１２と１１４とに仕切られ、受信側超音波センサ３４，３６の下方も同様に、空間１１２と１１４とに仕切られる。
【０１００】
送信側超音波センサ３０の上方には、圧力導入路２２が連通し、送信側超音波センサ３２の上方には、圧力導入路２４が連通している。また、受信側超音波センサ３４の下方には圧力導入路２８が連通し、受信側超音波センサ３６の下方には圧力導入路２６が連通している。そして、第１の取付部１０２，１０４及び第２の取付部１０６，１０８には、通路１８，２０と空間１１２，１１４に連通する通路を有するガイドリング（図示せず）が設けられている。
【０１０１】
よって、超音波式渦流量計１０９においては、流路１２の内径（口径）に拘らず送信側超音波センサ３０，３２と受信側超音波センサ３４，３６との離間距離を任意の距離になるように第１の取付部１０２，１０４及び第２の取付部１０６，１０８の位置を設定することにより、カルマン渦による変調が小さい低流量時でも、あるいはカルマン渦による変調が大きい高流量時でもＳ／Ｎ比が安定しており、精度低下や計測不能となることを防止しうる。
【０１０２】
通路１８，２０には、渦発生体１６の両側に開口する圧力導入路２２、２４、２６、２８が連通されているため、カルマン渦の発生により渦発生体１６の両側で圧力差が生じると、通路１８，２０に流体の流れが生じる。これにより、通路１８，２０内を伝搬する超音波は、カルマン渦の発生に伴う渦発生体１６の左右両側の圧力差によって通路１８，２０内を流れる被測流体の流速により変調される。そのため、計測される流量範囲に応じて第１の取付部１０２，１０４と第２の取付部１０６，１０８との離間距離を変更することにより、より計測精度を高められる。
【０１０３】
ここで、変形例５について説明する。
図１１は変形例５の構成を説明するための縦断面図である。図１２は保持部材１５２と、送信側超音波センサ３０，３２、及び受信側超音波センサ３４，３６とがユニット化された状態を示す縦断面図である。図１３は受信側の接続端子１５６ａ，１５８ａ、送信側の接続端子１６０ａ，１６０ｂにリード線８２１〜８２４が接続された状態を示す斜視図である。尚、図１１乃至図１３において、上記実施例と同一部分には、同一符号を付してその説明を省略する。
【０１０４】
図１１乃至図１３に示されるように、変形例４の超音波式渦流量計１５０では、保持部材１５２の内部に駆動回路４２及び演算部４６（図１参照）が配置された複数の基板１５４（１５４１〜１５４ｎ）が収納される基板収納室１５２ａを有する。尚、複数の基板１５４のうち下段に配置された第１基板１５４１は、後述するように演算部４６の受信側接続部１５６，１５８と駆動回路４２の送信側接続部１６０とが受信側超音波センサ３４，３６及び送信側超音波センサ３０，３２の上方に対向するように一列に設けられている。
【０１０５】
一対の受信側接続部１５６，１５８の接続端子１５６ａ，１５８ａには、受信側の電線であるリード線８２１，８２２が接続され、送信側接続部１６０の一対の接続端子１６０ａ，１６０ｂには、受信側の電線であるリード線８２３，８２４が接続されている。
【０１０６】
従って、送信側超音波センサ３０，３２、及び受信側超音波センサ３４，３６から引き出されたリード線８２１〜８２４が絡み合うことがなくなり、かつ一対の受信側接続端子１５６，１５８が送信側接続端子１６０の両側から挟むように離間した位置に設けたため、受信側のリード線８２１，８２２が離間することによりリード線８２１，８２２同士及び受信側の接続端子１５６ａ，１５８ａ間のクロストークを防止することができる。
【０１０７】
保持部材１５２の上部開口は、取付ボルト１６１に締結された蓋部材１６２により閉塞されており、且つ基板１５４に設けられた受信増幅回路４８，５０、波形整形回路５２，５４、位相比較回路５６、流量演算部６０が蓋部材１６２によって保護される。また、保持部材１５２は、取付ボルト１６３の締結によりシール部材１６４により本体１６６の取付面１６６ａとの間をシールされると共に、有底円筒状部１５２ｂが本体１６６の取付孔１６６ｂに挿入される。
【０１０８】
有底円筒状部１５２ｂの底部１５２ｃには、送信側超音波センサ３０，３２、及び受信側超音波センサ３４，３６を支持する４本の管路１６８〜１７１が下方に延在するように固着されている。管路１６８〜１７１は、上端が最下段に配置された基板１５４１に設けられた送信側接続部１５６，１５８、受信側接続部１６０に対向する位置に結合されている。そして、管路１６８〜１７１に挿通されたリード線８２１〜８２４の端部は、受信側の接続端子１５６ａ，１５８ａ、送信側の接続端子１６０ａ，１６０ｂに半田付け等により接続される。
【０１０９】
従って、超音波式渦流量計１５０では、管路１６８〜１７１を介して保持部材１５２と受信側超音波センサ３４，３６、及び送信側超音波センサ３０，３２とがユニット化されている。そのため、取付ボルト１６３を緩めるだけで保持部材１５２と共に、受信側超音波センサ３４，３６及び送信側超音波センサ３０，３２を同時に取り出せるため、メンテナンス時の取り出し作業が容易に行える。
【０１１０】
また、受信側超音波センサ３４，３６及び送信側超音波センサ３０，３２は、渦発生体１６の通路１８，２０に挿入する際も一括して挿入できるので、短時間で取り付けることが可能になる。さらに、受信側超音波センサ３４，３６と送信側超音波センサ３０，３２との離間距離、すなわち、通路１８，２０内で互いに対向する振動板７２ｃ間距離は、管路１６８〜１７１の長さによって一定の距離に保たれるので、受信側超音波センサ３４，３６の受信感度を安定させることができる。
【０１１１】
そして、管路１６８〜１７１がセンサホルダ７２の円筒部７２ａよりも小径であるので、センサホルダ７２の円筒部７２ａよりも剛性が高く、その分振動（漏洩超音波）が伝搬しにくい構成になっている。すなわち、管路１６８〜１７１においてセンサホルダ７２より漏洩してくる超音波を減衰させることができる。よって、センサホルダ７２から保持部材１５２への音波漏洩が減少し、Ｓ／Ｎ比を十分確保することが可能になる。
【０１１２】
管路１６８，１６９の下端は、送信側超音波センサ３０，３２のセンサホルダ７２に固着されている。また、受信側の管路１６８,１６９の下端は、受信側超音波センサ３４，３６のセンサホルダ７２の蓋部材７８に固着される。そして、送信側超音波センサ３０，３２、及び受信側超音波センサ３４，３６の各センサホルダ７２の内部７２ｂには、圧電素子７０が収納されている。
【０１１３】
センサホルダ７２の円筒部７２ａの外周には、ガイドリング１７２が嵌合固定されている。ガイドリング（環状部材）１７２は、前述した図８に示すガイドリング１３４と同様に流体が通過するための複数の貫通孔１７４が通路延在方向に設けられている。受信側の管路１７０,１７１の下端は、貫通孔１７４に挿通され、センサホルダ７２の円筒部７２ａ外周に結合される。
【０１１４】
ガイドリング１７２は、例えば、樹脂粒と金属と混ぜ合わせて連続気泡孔を形成された焼結材により成型されており、渦発生体１６の通路１８，２０に対するセンサホルダ７２の挿入位置をガイドすると共に、流体の流れ方向に対して斜め方向に進行する音波を吸収して超音波の漏洩を防止する機能も有する。
【０１１５】
さらに、各ガイドリング１７２の端面には、円筒形状に形成された吸音材１７６が固着されている。この吸音材１７６は、上記ガイドリング１７２と同様に流体が通過するための孔（図示せず）を有しており、例えば、スポンジのように多数の孔を有する弾性材により形成されているため、音波の伝搬を防ぐ機能を有している。また、吸音材１７６は、受信側の管路１７０，１７１を挿通させるための孔１７６ａが通路延在方向に設けられている。
【０１１６】
また、各管路１６８〜１７１の内部には、リード線８２１〜８２４が挿通されており、且つ各管路１６８〜１７１の外周には、音波伝搬防止部１７８が形成されている。尚、音波伝搬防止部１７８としては、音波の伝搬を防止する溝、あるいは音波を吸収するスポンジ、あるいは多孔質の焼結金属などよりなる。
【０１１７】
また、各管路１６８〜１７１のうち受信側の管路１７０，１７１は、渦発生体１６の通路１８，２０に挿入されるため、管路１７０，１７１の音波伝搬防止部１７８は、通路１８，２０内を伝搬する音波の乱反射も防止する。
【０１１８】
ここで、流量計測時の動作について説明する。
被測流体が流量計本体１４内の流路１２を流れると、渦発生体１６の下流にカルマン渦（図２参照）が発生する。渦発生体１６は、前述したように各圧力導入路２２，２４，２６，２８が設けられているので、渦発生体１６の下流を流れる被測流体中にカルマン渦が発生したとき、カルマン渦の発生に伴う圧力変化により渦発生体１６の左右両側で圧力差が生じ、この圧力差によって通路１８，２０内に被測流体の流れ１８０,１８２が生じる。すなわち、通路１８，２０内においては、カルマン渦の発生と同じ周期で交互に逆向きの流れが生じる。
【０１１９】
また、送信側超音波センサ３０，３２から送信された超音波は、通路１８，２０内を流れる被測流体中を伝搬して受信側超音波センサ３４，３６で受信される。その際、送信側超音波センサ３０，３２から送信された超音波のうち通路１８，２０内壁に向かって斜めに送信された超音波は、吸音材１７６に吸収されて受信側超音波センサ３４，３６に到達することが阻止されて乱反射によるノイズの発生が抑制される。
【０１２０】
さらに、各管路１６８〜１７１の外周には、音波伝搬防止部１７８が形成されているので、通路１８，２０内において流体中を伝搬する超音波が受信側の管路１７０，１７１に反射しにくくなり、反射波によるノイズの発生も抑制される。
【０１２１】
渦発生体１６では、送信側超音波センサ３０，３２よりも上方に各圧力導入路２２，２４が設けられ、受信側超音波センサ３４，３６よりも下方に各圧力導入路２６，２８が設けられている。
【０１２２】
そして、カルマン渦１８４により生じた渦発生体１６の両側の圧力差によって、圧力導入路２２から左側の通路１８に流入した流体は、送信側超音波センサ３０の外周に嵌合されたガイドリング１７２及び吸音材１７６を通過して送信方向と同じ方向の流れ１８０を生じる。さらに、流体は、受信側超音波センサ３４の外周に嵌合されたガイドリング１７２及び吸音材１７６を通過して圧力導入路２８へ流出される。
【０１２３】
また、圧力導入路２６から右側の通路２０に流入した流体は、受信側超音波センサ３６の外周に嵌合されたガイドリング１７２及び吸音材１７６を通過して逆方向の流れ１８２を生じる。さらに、流体は、送信側超音波センサ３２の外周に嵌合されたガイドリング１７２及び吸音材１７６を通過して圧力導入路２４へ流出される。
【０１２４】
従って、通路１８，２０内を伝搬する何れか一方の超音波は、カルマン渦の発生に伴う通路１８，２０内を流れる被測流体の流速により加速され、通路１８，２０内を伝搬する何れか他方の超音波は、カルマン渦の発生に伴う通路１８，２０内を流れる被測流体の流速により減速される。
【０１２５】
そのため、演算部４６は、受信側超音波センサ３４，３６から出力された検出信号の位相差から得られる信号を復調してカルマン渦の発生周波数を検出し、この周波数に基づいて流路１２内を流れる被測流体の流量を計測する。
【０１２６】
ここで、上記変形例４の超音波式渦流量計１５０の組付け作業について図１２及び図１３を参照して説明する。
【０１２７】
図１２及び図１３に示されるように、超音波式渦流量計１５０では、基板１５４（１５４１〜１５４ｎ）が収納された保持部材１５２と、送信側超音波センサ３０，３２、及び受信側超音波センサ３４，３６とがユニット化されているので、送信側超音波センサ３０，３２及び受信側超音波センサ３４，３６を渦発生体１６の通路１８，２０に一括して挿入することが可能である。
【０１２８】
さらに、メンテナンス時は、取付ボルト１６３を緩めるだけで保持部材１５２を上方に引き上げることで、送信側超音波センサ３０，３２及び受信側超音波センサ３４，３６を同時に取り出せる。そのため、メンテナンス時の取り出し作業時間を短縮できると共に、取り出し作業を容易に行える。
【０１２９】
また、管路１６８〜１７１が第１基板１５４１に設けられた受信側の接続端子１５６ａ，１５８ａ、送信側の接続端子１６０ａ，１６０ｂに対向する位置に設けられているので、管路１６８〜１７１から引き出された４本のリード線８２１〜８２４は、互いに平行に配置されており、絡むことがないので、リード線８２１〜８２４同士でのクロストークが防止でき、基板上の回り込みが減少される。
【産業上の利用可能性】
【０１３０】
上記実施の形態では、一対の送信側超音波センサ３０，３２と受信側超音波センサ３４，３６とが渦発生体１６の通路１８，２０に対向する位置に配置された構成を位置例として挙げたが、これに限らず、何れか一方の送信側超音波センサ、受信側超音波センサを設ける構成として送信信号と受信信号との位相差からカルマン渦を検出する構成でも良いのは勿論である。
【０１３１】
また、計測される被測流体は、液体でも気体でも良いのは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【０１３２】
【図１】本発明になる超音波センサ及び超音波式流量測定装置の一実施例を示すブロック図である。
【図２】本発明になる超音波式流量測定装置の一実施例の横断面図である。
【図３】センサ取付部３８、保持部材３９の取付構造を拡大して示す縦断面図である。
【図４】変形例１の要部を拡大して示す縦断面図である。
【図５】変形例２の構成を説明するための縦断面図である。
【図６】変形例３の構成を説明するための縦断面図である。
【図７】ガイドリング１２６を示す図であり、(Ａ)は平面図、（Ｂ）は縦断面図である。
【図８】ガイドリングの変形例を示す図であり、(Ａ)は平面図、（Ｂ）は縦断面図である。
【図９】ガイドリングの別の変形例を示す縦断面図である。
【図１０】変形例４の構成を説明するための縦断面図である。
【図１１】変形例５の構成を説明するための縦断面図である。
【図１２】保持部材１５２と、送信側超音波センサ３０，３２、及び受信側超音波センサ３４，３６とがユニット化された状態を示す縦断面図である。
【図１３】受信側の接続端子１５６ａ，１５８ａ、送信側の接続端子１６０ａ，１６０ｂにリード線８２１〜８２４が接続された状態を示す斜視図である。
【符号の説明】
【０１３３】
１０，９０，１００，１１０，１４９，１５０  超音波式渦流量計
１２  流路
１４  流量計本体
１６  渦発生体
１８，２０  通路
２２，２４，２６，２８  圧力導入路
３０，３２  送信側超音波センサ
３４，３６  受信側超音波センサ
３８，４０  センサ取付部
３８ａ，３８ｂ  センサ挿入孔
３８ｃ  空間
３９，４１  保持部材
３９ａ  中空部
３９ｂ  貫通孔
３９ｃ  中空部
４２  駆動回路
４４  発振回路
４６  演算部
４８，５０  受信増幅回路
５２，５４  波形整形回路
５６  位相比較回路
６０  流量演算部
６２，１２６，１３４，１４０，１７２  ガイドリング
６４  ガイドリング取付部
６６，９４  シール部材
７０  圧電素子
７２  センサホルダ
７２ａ  円筒部
７２ｂ  内部
７２ｃ  振動板
７２ｄ  角部
７４  隙間
７８  蓋部材
７８ａ  蓋部
７８ｂ  中空部
８０，９２  パイプ
８２  リード線
９６  付勢部材
１０２，１０４  第１の取付部
１０６，１０８  第２の取付部
１１２，１１４  空間
１３０（１３０１〜１３０ｎ−１）  切欠
１３２（１３２１〜１３２ｎ）  突部
１３８（１３８１〜１３８ｎ）  貫通孔
１５２  保持部材
１５４（１５４１〜１５４ｎ）  基板
１５６，１５８  受信側接続部
１５６ａ，１５８ａ，１６０ａ，１６０ｂ  接続端子
１６０  送信側接続部
１６８〜１７１  管路
１７６  吸音材
１７８  音波伝搬防止部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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