JP2001349758A - 超音波流速測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 この発明は、流体の流速を維持すると共に、
受信波の利得を最大限に増大させ、ひいては十分な測定
精度を確保できる超音波流速測定装置の提供を目的とす
る。 【解決手段】 前記流速測定部７は、その両端部から中
央部にかけて流体の流れ方向に沿って次第に径小となる
横断面矩形状の内面が両側部の一部に形成されており、
両側の反射部７ａ、７ｃとその中間に存在する中間連結
部７ｂとから構成される。両側の反射部７ａ、７ｃの上
側および下側内面は、それぞれ流体に流れ方向に沿って
近接傾斜状に対向する平坦面に形成されている。当該平
坦面は、その平坦面で反射した超音波の大部分が一箇所
に集中する焦点８を中間連結部７ｂの中央に有し、他方
の反射部７ａ、７ｃの平坦面と互いに焦点位置が一致す
る態様で同一軸上に対称配置せしめられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、超音波を利用し
てガスその他の流体の流速を測定する超音波流速測定装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】ガスそ
の他の流体の流量を求めるに際し、まず流体の流速を連
続的ないし定期的に測定し、これに基いて流量を演算す
ることが行われている。そして、このような流体の流速
測定方法の一つとして、超音波を利用した方法が知られ
ている。

【０００３】かかる超音波流速測定方法の原理を、図１
０に示される従来の装置により説明すると次のとおりで
ある。図１０において、（１）は内部をガス等の流体が
流れる超音波流速測定管で、（１ａ）は流体の流速を測
定する部分である。この超音波流速測定管（１）内に
は、流れ方向の上流側及び下流側に、所定距離を隔てて
超音波振動子（２）（３）が配置されている。

【０００４】この超音波振動子（２）（３）は、パルス
発生回路（４）からの駆動パルスにより駆動されて振動
し、超音波を発生送信する一方、送信されてきた超音波
を受信するもので、その超音波振動子（２）（３）が振
動したときの受信波が受信増幅回路（５）から電気信号
として出力されるものとなされている。

【０００５】そして、上流側の超音波振動子（２）から
流れに対して順方向に送信された超音波が下流側の超音
波振動子（３）で受波されるまでの伝搬時間と、下流側
の超音波振動子（３）から流れに対して逆方向に送信さ
れた超音波が上流側の超音波振動子（２）で受波される
までの伝搬時間との差は流速に関係することから、この
伝搬時間差を求めることにより流体の流速を測定するも
のとなされている。なお、図１０において、（６）は各
超音波振動子（２）（３）とパルス発生回路（４）及び
受信増幅回路（５）の接続を切替える切替回路であり、
まずパルス発生回路（４）と上流側の超音波振動子
（２）、下流側の超音波振動子（３）と受信増幅回路
（５）を接続して、上流側から下流側への伝搬時間を測
定したのち、該切替回路（６）の作動によりパルス発生
回路（４）と下流側の超音波振動子（３）、上流側の超
音波振動子（２）と受信増幅回路（５）とが接続される
ように切替えて、下流側から上流側への伝搬時間を測定
するものとなされている。

【０００６】ところで、超音波流速測定管（１）内を流
れる流体が小流量である場合、超音波流速測定管（１）
の流速測定部（１ａ）の横断面積が大きいと、流体の流
速が遅くなり十分な測定精度が得られない。このため、
流体が小流量である場合には、横断面積小の円筒状の流
速測定部（１ａ）が用いられ、これにより小流量の流体
の流速を維持するものとなされていた。

【０００７】しかしながら、このように流速測定部（１
ａ）を横断面積小に形成すると、超音波振動子（２）
（３）から送信される超音波のうち、流速測定部（１
ａ）を平行に通過する超音波だけがが対向する超音波振
動子（３）（２）に到達し、それ以外の超音波は流速測
定部（１ａ）の内面で乱反射する。このため、超音波の
一部しか流速測定に用いることができず、受信波の利得
を最大限に増大できないという問題があった。

【０００８】一方、超音波流速測定管（１）内を流れる
流体が大流量である場合、横断面積大の円筒状の流速測
定部（１ａ）が用いられるため、上述の横断面積小の円
筒状の流速測定部（１ａ）に比べて、超音波振動子
（２）（３）から送信される超音波が対向する超音波振
動子（３）（２）に到達する割合は大きいが、それでも
流速測定部（１ａ）の内面で乱反射する超音波が多く、
この場合も受信波の利得を最大限に増大できないという
問題はあった。

【０００９】この発明は、上述のような技術背景に鑑み
てなされたもので、流体の流速を維持すると共に、受信
波の利得を最大限に増大させ、ひいては十分な測定精度
を確保できる超音波流速測定装置の提供を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記目的を
達成するために、超音波流速測定部を流れる計測流体の
上流側と下流側にそれぞれ超音波振動子が配置され、前
記各超音波振動子から相互に超音波を発生送信するとと
もに、送信された超音波を相互に受信し、超音波の伝搬
時間の差に基いて流速を測定するものとなされている超
音波流速測定装置において、前記超音波流速測定部は、
その端部から中央部にかけて流体の流れ方向に沿って次
第に径小となる内面が両側部の一部または全部にそれぞ
れ形成され、前記両側部の内面は、それぞれ当該内面で
反射した超音波の大部分が一箇所に集中する焦点を有
し、他方の両側部の内面と互いに焦点位置が一致する態
様で同一軸上に対称配置せしめられていることを特徴と
する。

【００１１】これによれば、超音波流速測定部は、その
端部から中央部にかけて流体の流れ方向に沿って次第に
径小となる内面が両側部にそれぞれ形成されているの
で、流体の流量が小流量の場合でも径小の中央部におい
て流体の流速が維持される。また、流速測定部に流入し
た流体は、当該内面に沿って一方の端部から中央部、他
方の端部をスムーズに流れて整流効果も発揮される。

【００１２】また、両側部の内面は、それぞれ当該内面
で反射した超音波の大部分が一箇所に集中する焦点を有
し、他方の両側部の内面と互いに焦点位置が一致する態
様で同一軸上に対称配置せしめられているので、超音波
振動子から送信された超音波の大部分は、流速測定部の
送信側の内面で反射したあと、その送信側の内面（受信
側の内面）の焦点位置を通過して、そのまま流速測定部
の受信側の内面で反射し、受信側の超音波振動子に受信
される。このため、送信側の超音波振動子（２）（３）
から送信される超音波の大部分が受信側の超音波振動子
（３）（２）に受信され、受信波の利得を最大限に増大
させことができる。

【００１３】また、前記両側部の内面は、流体の流れ方
向に沿って近接傾斜状に対向する平坦面に形成されてい
る場合、構成簡単で超音波流速測定部を容易に製造する
ことができ汎用性が向上する。

【００１４】また、前記両側部の内面は双曲内面に形成
されている場合、超音波振動子から送信されたより多く
の超音波を流速測定に用いることができる。

【００１５】また、前記両側部の内面は楕円内面に形成
されている場合、超音波振動子から送信されたより多く
の超音波を流速測定に用いることができる。特に楕円面
の他方の焦点位置に超音波振動子が配置されている場合
はその効果が大きい。

【００１６】また、前記両側部の内面は、流体の流れ方
向に沿って対向する楕円内面に形成されるとともに、前
記両側部の他の内面は、その一部または全部において超
音波振動子の配置箇所を焦点とする楕円内面に形成され
ている場合、流速測定部の断面積を大きく構成すること
ができるので、大流量の流体の流速測定にも適用可能と
なる。

【００１７】また、前記両側部の連結部分の内面は、縦
断面が円弧形状に形成されているのが望ましい。これに
よれば、送信側の超音波振動子から送信され、両側部の
連結部分に到達した超音波の大部分は、該連結部分にお
いて乱反射する。このため、送信側の超音波振動子から
送信され、連結部部において１回だけ反射したあと受信
側の超音波振動子に受信される１回反射超音波が減少す
るので、１回反射超音波による受信波が２回反射超音波
による受信波と重なることが防止され、超音波の受信を
簡単かつ確実に特定することができる。

【００１８】また、前記両側部の連結部分の内面に、流
速測定部の周方向に延びる超音波乱反射用溝が設けられ
ているのが望ましい。これによれば、送信側の超音波振
動子から送信され、連結部分の超音波乱反射用溝に到達
した超音波は、該超音波反射用溝において確実に乱反射
するので、１回反射超音波をより一層減少させることが
できる。

【００１９】

【発明の実施の形態】［実施形態１］次に、この発明の
第１の実施形態に係る超音波流速測定装置を図１及び図
２にを用いて説明する。

【００２０】図１において、（１）はガスが流れる上向
きに開口するコ字形状の超音波流速測定管であり、該超
音波測定管（１）の下部水平部が流速測定部（７）とな
されている。（２）（３）は超音波を発信送信する超音
波振動子で、前記流速測定部（７）の中心線上の超音波
流速測定管（１）の内面壁に対向して配置されている。
（４）は超音波振動子（２）（３）を駆動するためのパ
ルスを発生する発生回路、（５）は超音波振動子（２）
（３）で受信した受信波を出力する受信増幅回路、
（６）は超音波振動子（２）（３）とパルス発生回路
（４）および受信増幅回路（５）の接続を切り替える切
替回路である。

【００２１】前記流速測定部（７）は、その両端部から
中央部にかけて流体の流れ方向に沿って次第に径小とな
る横断面矩形状の内面が両側部の一部に形成されてお
り、両側の反射部（７ａ）（７ｃ）とその中間に存在す
る中間連結部（７ｂ）とから構成される。

【００２２】両側の反射部（７ａ）（７ｃ）の上側およ
び下側内面は、それぞれ流体に流れ方向に沿って近接傾
斜状に対向する平坦面に形成されている。そして、当該
平坦面は、その平坦面で反射した超音波の大部分が一箇
所に集中する焦点（８）を中間連結部（７ｂ）の中央に
有し、他方の反射部（７ａ）（７ｃ）の平坦面と互いに
焦点位置が一致する態様で同一軸上に対称配置せしめら
れている。なお、両側の反射部（７ａ）（７ｃ）の側面
は、それぞれ流体の流れ方向に沿って平行に対向する平
坦面に形成されている。

【００２３】このため、送信側の超音波振動子（２）
（３）から送信された超音波の大部分は、送信側の反射
部（７ａ）の上側または下側内面（傾斜平坦面）で反射
した後、中間連結部（７ｂ）中央の焦点（８）を通過す
る。そして、その焦点（８）を通過した超音波は、その
まま受信側の反射部（７ｃ）の下側または上側内面（傾
斜平坦面）で反射し、受信側の超音波振動子（３）
（２）に受信される。従って、流速測定部（７）の内面
で反射する超音波の大部分が流速測定に用いられ、受信
波の利得を最大限に増大させことができる。

【００２４】また、前記中間連結部（７ｂ）は、横断面
積が小さい直方体状の内面に形成されている。このた
め、流体の流量が小流量の場合でも横断面積が小さい中
間連結部（７ｂ）において流体の流速が維持される。ま
た、流速測定部（７）に流入した流体は、反射部（７
ａ）、中間連結部（７ｂ）および反射部（７ｃ）を各内
面に沿ってスムーズに流れるので整流効果も発揮され
る。

【００２５】次に、図１に示す超音波流速測定装置を用
いた超音波流速測定の原理を説明する。

【００２６】まず、図１の白抜矢印に示すように、超音
波流速測定管（１）にガス等の流体を流すと、その流体
は流速測定部（７）の左端部から流速測定部（７）内に
流入し、該流速測定部（７）の左側の反射部（７ａ）、
中間連結部（７ｂ）、右側の反射部（７ｃ）を順に流れ
た後、流速測定部（７）の右端部から流出する。このと
き、中間連結部（７ｂ）が上述のように横断面積小の直
方体状の内面に形成されているため流体の流速は維持さ
れる。また、流体は、反射部（７ａ）、中間連結部（７
ｂ）および反射部（７ｃ）の内面に沿ってスムーズに流
れるので整流効果が発揮される。

【００２７】そして、パルス発生回路（４）から流体の
上流側の超音波振動子（２）を駆動するためのパルスを
出力すると、その超音波振動子（２）の振動に応じて超
音波が送信される。上流側の超音波振動子（２）から送
信された超音波の大部分は、上流側の反射部（７ａ）の
上側または下側内面（傾斜平坦面）で反射した後、中間
連結部（７ｂ）中央の焦点（８）を通過する。そして、
その焦点（８）を通過した超音波は、そのまま下流側の
反射部（７ｃ）の下側または上側内面（傾斜平坦面）で
反射し、下流側の超音波振動子（３）に受信される。こ
のため、送信側の超音波振動子（２）（３）から送信さ
れる超音波の大部分が受信側の超音波振動子（３）
（２）に受信され、受信波の利得を最大限に増大させこ
とができる。

【００２８】次に、切替回路により接続を切り替え、流
体の下流側の超音波振動子（３）から超音波を送信する
と、上記と同様にして、下流側の超音波振動子（３）か
ら送信された超音波の大部分は、上流側の超音波振動子
（３）に受信される。

【００２９】しかして、上記で得られた、上流側の超音
波振動子（２）から流れに対し順方向に送信された超音
波が下流側の超音波振動子（３）で受信されるまでの伝
搬時間と、下流側の超音波振動子（３）から流れに対し
て逆方向に送信された超音波が上流側の超音波振動子
（２）で受信されるまでの伝搬時間との差を導出し、流
体の流速を測定する。

【００３０】なお、この実施形態では、両側の反射部
（７ａ）（７ｃ）の間に中間連結部（７ｂ）を設けるも
のとしたが、中間連結部（７ｂ）を設けずに両側の反射
部（７ａ）（７ｃ）を直接連結してもよい。 ［実施形態２］次に、この発明の第２の実施形態に係る
超音波流速測定装置を図３及び図４を用いて説明する。

【００３１】この実施形態では、前記流速測定部（１
７）は、その両端部から中央部にかけて流体の流れ方向
に沿って次第に径小となる断面円形状の内面が両側部に
形成されており、両側の反射部（１７ａ）（１７ｃ）と
その中間に存在する中間連結部（７ｂ）とから構成され
る。

【００３２】両側の反射部（１７ａ）（１７ｃ）の内面
は、それぞれ流体に流れ方向に沿うた態様の双曲内面に
形成されている。そして、当該双曲内面は、その双曲内
面で反射した超音波の大部分が一箇所に集中する焦点
（８）を中間連結部（１７ｂ）の中央に有し、他方の反
射部（１７ａ）（１７ｂ）の双曲内面と互いに焦点位置
が一致する態様で同一軸上に対称配置せしめられてい
る。なお図３および図４の点線は、反射部（２７ａ）
（２７ｃ）の双曲内面の仮想線である。

【００３３】このため、送信側の超音波振動子（２）
（３）から送信された超音波の大部分は、送信側の反射
部（１７ａ）の双曲内面で反射した後、中間連結部（７
ｂ）中央の焦点（８）を通過する。そして、その焦点
（８）を通過した超音波は、そのまま受信側の反射部
（１７ｃ）の双曲内面で反射し、受信側の超音波振動子
（３）（２）に受信される。このため、送信側の超音波
振動子（２）（３）から送信される超音波の大部分が受
信側の超音波振動子（３）（２）に受信され、受信波の
利得を最大限に増大させことができる。

【００３４】また、前記中間連結部（１７ｂ）は、横断
面積が小さい円筒状の内面に形成されている。このた
め、流体の流量が小流量の場合でも横断面積が小さい中
間連結部（１７ｂ）において流体の流速が維持される。
また、流速測定部（１７）に流入した流体は、反射部
（１７ａ）、中間連結部（１７ｂ）および反射部（１７
ｃ）をそれぞれの内面に沿ってスムーズに流れるので整
流効果が発揮される。

【００３５】なお、この実施形態では、反射部（１７
ａ）（１７ｃ）の内面全体を双曲内面に形成するものと
したが、反射部（１７ａ）（１７ｃ）の内面一部を双曲
内面に形成してもよい。 ［実施形態３］次に、この発明の第３の実施形態に係る
超音波流速測定装置を図５および図６に用いて説明す
る。

【００３６】この実施形態では、前記流速測定部（２
７）は、その両端部から中央部にかけて流体の流れ方向
に沿って次第に径小となる断面円形状の内面が両側部の
一部に形成されており、両側の反射部（２７ａ）（２７
ｃ）から構成される。

【００３７】両側の反射部（２７ａ）（２７ｃ）の内面
は、それぞれ端部から流速測定部の１／４ほどの長さま
での部分が円筒面に形成され、流速測定部１／４ほどの
長さから中央部までの部分が楕円内面に形成されてい
る。そして、当該楕円面は、一方の焦点が流速測定部の
中央部に位置し、かつ他方の焦点が超音波振動子の配置
個所に位置すると共に、他方の反射部（２７ａ）（２７
ｃ）の楕円面と互いに中央部の焦点位置が一致する態様
で同一軸上に対称配置せしめられている。なお、図５お
よび図６の点線は、反射部（２７ａ）（２７ｃ）の楕円
内面の仮想線である。

【００３８】このため、送信側の超音波振動子（２）
（３）から送信された超音波の大部分は、送信側の反射
部（２７ａ）の楕円内面で反射した後、中間連結部（２
７ｂ）中央の焦点（８）を通過する。そして、その焦点
（８）を通過した超音波は、そのまま受信側の反射部
（２７ａ）の楕円内面で反射し、受信側の超音波振動子
（３）（２）に受信される。このため、送信側の超音波
振動子（２）（３）から送信される超音波の大部分が受
信側の超音波振動子（３）（２）に受信され、受信波の
利得を最大限に増大させことができる。

【００３９】また、前記反射部（２７ａ）（２７ｃ）の
連結部分は、横断面積が小さい断面円形状に形成されて
いる。このため、流体の流量が小流量の場合でも横断面
積が小さい当該連結部分において流体の流速が維持され
る。また、流速測定部（２７）に流入した流体は、反射
部（２７ａ）、中間連結部（２７ｂ）および反射部（２
７ｃ）をそれぞれの内面に沿ってスムーズに流れるので
整流効果が発揮される。 ［実施形態４］次に、この発明の第４の実施形態に係る
超音波流速測定装置を図７および図８を用いて説明す
る。

【００４０】この実施形態では、前記流速測定部（３
７）は、その両端部から中央部にかけて流体の流れ方向
に沿って次第に径小となる内面が両側部の一部に形成さ
れており、両側の反射部（３７ａ）（３７ｃ）から構成
される。

【００４１】両側の反射部（３７ａ）（３７ｃ）の上側
および下側内面は、その幅方向中央部において、両端部
から流速測定部の１／４ほどの長さまでの部分が円筒面
に形成され、流速測定部１／４ほどの長さから中央部ま
での部分が楕円内面に形成されている。そして、当該楕
円内面は、その楕円内面で反射した超音波の大部分が一
箇所に集中する焦点を反射部（３７ａ）（３７ｃ）の連
結部分に有し、他方の反射部（３７ａ）（３７ｃ）の楕
円内面と互いに焦点位置が一致する態様で同一軸上に対
称配置せしめられている。また、両楕円内面の他方の焦
点位置には、超音波振動子（２）（３）がそれぞれ配置
されている。なお、両側の反射部（３７ａ）（３７ｃ）
の上側および下側内面は、その幅方向中央部を除く幅方
向両側部分において、それぞれ流体に流れ方向に沿って
近接に対向する弧状湾曲面に形成されている。

【００４２】このため、送信側の超音波振動子（２）
（３）から送信された超音波の大部分は、送信側の反射
部（３７ａ）の上側または下側楕円内面で反射した後、
連結部の焦点（８）を通過する。そして、その焦点
（８）を通過した超音波は、そのまま受信側の反射部
（３７ｃ）の下側または上側楕円内面で反射し、受信側
の超音波振動子（３）（２）に受信される。このため、
送信側の超音波振動子（２）（３）から送信される超音
波の大部分が受信側の超音波振動子（３）（２）に受信
され、受信波の利得を最大限に増大させことができる。

【００４３】超音波がこのような経路をとるのは、一方
の焦点位置から送信され楕円内面で反射した超音波は、
そのまま他方の焦点位置に直接到達するという楕円の性
質と、一方の焦点位置から楕円内面上の反射位置までの
距離と、その反射位置から他方の焦点位置までの距離と
の和は一定であるという楕円の性質に起因する。

【００４４】一方、反射部（３７ａ）（３７ｃ）の側面
は、それぞれ超音波振動子（２）（３）の配置個所を焦
点とする楕円内面に形成されている。このため、送信側
の超音波振動子（２）（３）から送信された超音波のう
ち、当該側面で反射した超音波は、そのまま受信側の超
音波振動子（３）（２）に受信される。特に、この反射
部（３７ａ）（３７ｃ）の側面で反射する超音波と、上
側または下側楕円内面で反射する超音波の伝搬距離を同
一となるように構成すると、受信波の利得をより増大す
ることができる。

【００４５】また、流速測定部は、側面が上述の幅広の
楕円内面に形成されることにより全体として偏平状に構
成されるので、その断面積を大きくすることができ、大
流量の流体の流速測定にも適用可能となる。また、流速
測定部（２７）に流入した流体は、反射部（２７ａ）、
中間連結部（２７ｂ）および反射部（２７ｃ）をそれぞ
れの内面に沿ってスムーズに流れるので整流効果が発揮
される。

【００４６】なお、以上いずれの実施形態についても、
この流速測定部を超音波流速測定管（１）の内面に直接
形成するものとしたが、流速測定部を超音波流速測定管
（１）に別体に設けてもよい。

【００４７】また、反射部（７ａ）（７ｃ）、（１７
ａ）（１７ｂ）、（２７ａ）（２７ｃ）、（３７ａ）
（３７ｃ）の連結部分の内面は、図９に示すように、縦
断面が焦点方向に突出する円弧形状に形成されたもので
あってもよい。

【００４８】例えば、連結部分の内面が流速測定部の長
手方向にフラットに形成されていると、送信側の超音波
振動子（２）（３）から送信されたあと、その連結部分
のフラット内面で１回だけ反射して受信側の超音波振動
子（３）（２）に受信されるような１回反射超音波が発
生する。そして、その１回反射超音波による受信波が、
上述の反射部（７ａ）（７ｂ）で１回ずつ反射する２回
反射超音波による受信波と重なり、超音波の受信時刻を
特定しにくい場合がある。しかし、このように連結部分
の内面を縦断面円弧形状に形成すれば、連結部分に到達
した超音波の大部分は、該連結部分においてランダムに
反射する。このため、上述の１回反射超音波が減少し、
１回反射超音波による受信波が２回反射超音波による受
信波と重なることが防止され、超音波の受信を簡単かつ
確実に特定することができる。

【００４９】なお、前記連結部の内面は、その一部分に
おいて縦断面円弧形状に形成されるものであってもよい
し、また、焦点逆方向に窪んだ縦断面円弧形状に形成さ
れるものであってもよい。

【００５０】また、前記連結部分の内面には、同じく図
９に示すように、流速測定部（７）の周方向に延びる環
状の超音波乱反射用溝（４０）が形成されるのが望まし
い。例えば、上述のように１回反射超音波を減少させる
ために、前記連結部分を縦断面円弧形状に形成しても、
連結部分の中央部付近の内面はどうしても流速測定部の
長手方向にフラットになって、微少ではあるが１回反射
超音波を発生する原因となる。しかし、このように連結
部分に超音波乱反射用溝（４０）を形成すれば、超音波
は該超音波乱反射用溝（４０）において確実に乱反射す
るので、１回反射超音波をより一層減少させることがで
きる。

【００５１】なお、超音波乱反射用溝（４０）は、縦断
面円弧形状の連結部分の内面に形成したが、他の形状の
連結部分の内面に形成してもよい。また、超音波乱反射
用溝（４０）は、連結部分の内面において流速測定部
（７）の周方向に延びる環状に形成するものとしたが、
環状のものに限られず、連結部分の内面の一部分におい
て流速測定部（７）の周方向に延びる態様で形成しても
よい。さらに、超音波乱反射用溝（４０）は、連結部分
の内面に１個だけ形成するものとしたが、流速測定部
（７）の周方向または長手方向に複数個形成してもよ
い。

【００５２】

【発明の効果】請求項１に係る発明によれば、超音波流
速測定部は、その端部から中央部にかけて流体の流れ方
向に沿って次第に径小となる内面が両側部にそれぞれ形
成されているので、流体の流量が小流量の場合でも径小
の中央部において流体の流速が維持される。また、流速
測定部に流入した流体は、当該内面に沿って一方の端部
から中央部、他方の端部をスムーズに流れて整流効果も
発揮される。

【００５３】また、両側部の内面は、それぞれ当該内面
で反射した超音波の大部分が一箇所に集中する焦点を有
し、他方の両側部の内面と互いに焦点位置が一致する態
様で同一軸上に対称配置せしめられているので、超音波
振動子から送信された超音波の大部分は、流速測定部の
送信側の内面で反射したあと、その送信側の内面（受信
側の内面）の焦点位置を通過して、そのまま流速測定部
の受信側の内面で反射し、受信側の超音波振動子に受信
される。このため、流体の流れ方向に平行に送信される
直進超音波に加えて、流速測定部の内面で反射する超音
波の大部分が流速測定に用いられ、受信波の利得を最大
限に増大させことができる。

【００５４】請求項２に係る発明によれば、構成簡単で
超音波流速測定部を容易に製造することができ汎用性が
向上する。

【００５５】請求項３に係る発明によれば、超音波振動
子から送信されたより多くの超音波を流速測定に用いる
ことができる。

【００５６】請求項４に係る発明によれば、超音波振動
子から送信されたより多くの超音波を流速測定に用いる
ことができる。特に楕円面の他方の焦点位置に超音波振
動子が配置されている場合はその効果が大きい。

【００５７】請求項５に係る発明によれば、流速測定部
の断面積を大きく構成することができるので、大流量の
流体の流速測定にも適用可能となる。

【００５８】請求項６に係る発明によれば、送信側の超
音波振動子から送信され、両側部の連結部分に到達した
超音波の大部分は、該連結部分において乱反射する。こ
のため、送信側の超音波振動子から送信され、連結部部
において１回だけ反射したあと受信側の超音波振動子に
受信される１回だけ反射する１回反射超音波が減少し、
１回反射超音波による受信波が２回反射超音波による受
信波と重なることが防止され、超音波の受信を簡単かつ
確実に特定することができる。

【００５９】請求項７に係る発明によれば、送信側の超
音波振動子から送信され、連結部分の超音波乱反射用溝
に到達した超音波は、該超音波反射用溝において確実に
乱反射するので、１回反射超音波をより一層減少させる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態に係る超音波流速測定装
置を示す概略構成図である。

【図２】図１の超音波流速測定装置の平面断面図であ
る。

【図３】この発明の第２の実施形態に係る超音波流速測
定装置を示す概略構成図である。

【図４】図３の超音波流速測定装置の平面断面図であ
る。

【図５】この発明の第３の実施形態に係る超音波流速測
定装置を示す概略構成図である。

【図６】図５の超音波流速測定装置の平面断面図であ
る。

【図７】この発明の第４の実施形態に係る超音波流速測
定装置を示す概略構成図である。

【図８】図７の超音波流速測定装置の平面断面図であ
る。

【図９】この発明の他の実施形態に係る超音波流速測定
装置の連結部分における形状を示す拡大図である。

【図１０】従来の超音波流速測定装置の概略構成図であ
る。

【符号の説明】

１・・・超音波流速測定管 ２、３・・・超音波振動子 ７・・・流速測定部 ７ａ・・・反射部 ７ｂ・・・中間連結部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山▲崎▼ 優 京都市下京区中堂寺鍵田町10 関西ガスメ ータ株式会社内 (72)発明者 松田 年史 京都市下京区中堂寺鍵田町10 関西ガスメ ータ株式会社内 Ｆターム(参考） 2F035 DA14

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 超音波流速測定部を流れる計測流体の上
   流側と下流側にそれぞれ超音波振動子が配置され、前記
   各超音波振動子から相互に超音波を発生送信するととも
   に、送信された超音波を相互に受信し、超音波の伝搬時
   間の差に基いて流速を測定するものとなされている超音
   波流速測定装置において、 前記超音波流速測定部は、その端部から中央部にかけて
   流体の流れ方向に沿って次第に径小となる内面が両側部
   の一部または全部にそれぞれ形成され、 前記両側部の内面は、それぞれ当該内面で反射した超音
   波の大部分が一箇所に集中する焦点を有し、他方の両側
   部の内面と互いに焦点位置が一致する態様で同一軸上に
   対称配置せしめられていることを特徴とする超音波流速
   測定装置。
2. 【請求項２】 前記両側部の内面は、流体の流れ方向に
   沿って近接傾斜状に対向する平坦面に形成されている請
   求項１に記載の超音波流速測定装置。
3. 【請求項３】 前記両側部の内面は双曲内面に形成され
   ている請求項１に記載の超音波流速測定装置。
4. 【請求項４】 前記両側部の内面は楕円内面に形成され
   ている請求項１に記載の超音波流速測定装置。
5. 【請求項５】 前記両側部の内面は、流体の流れ方向に
   沿って対向する楕円内面に形成されるとともに、前記両
   側部の他の内面は、その一部または全部において超音波
   振動子の配置箇所を焦点とする楕円内面に形成されてい
   る請求項１に記載の超音波流速測定装置。
6. 【請求項６】 前記両側部の連結部分の内面は、縦断面
   が円弧形状に形成されている請求項１ないし請求項５に
   記載の超音波流速測定装置。
7. 【請求項７】 前記両側部の連結部分の内面に、流速測
   定部の周方向に延びる超音波乱反射用溝が設けられてい
   る請求項１ないし請求項６に記載の超音波流速測定装
   置。