JP2002318144A - クランプオン型超音波流量計 - Google Patents
クランプオン型超音波流量計Info
- Publication number
- JP2002318144A JP2002318144A JP2001283136A JP2001283136A JP2002318144A JP 2002318144 A JP2002318144 A JP 2002318144A JP 2001283136 A JP2001283136 A JP 2001283136A JP 2001283136 A JP2001283136 A JP 2001283136A JP 2002318144 A JP2002318144 A JP 2002318144A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ultrasonic
- wave propagation
- ultrasonic wave
- tubular body
- clamp
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/66—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by measuring frequency, phase shift or propagation time of electromagnetic or other waves, e.g. using ultrasonic flowmeters
- G01F1/662—Constructional details
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Volume Flow (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 測定感度の高いクランプオン型超音波流量計
を提供すること。 【解決手段】 超音波振動子が、底面と該底面に対して
鋭角をなす少なくとも一つの斜面を備えた楔型超音波伝
搬材の該斜面に装着されてなる超音波送受信器であっ
て、該超音波伝搬材が、超音波振動子から超音波伝搬材
に付与された超音波が、超音波振動子装着斜面に対して
垂直な方向に伝搬するように構成され、かつ底面に超音
波振動子装着斜面と平行な複数の表面が整列形成された
第一超音波伝搬材、及び第一超音波伝搬材の底面に密着
状態で付設された、弾性材料もしくは可塑性材料からな
る第二超音波伝搬材を含むことを特徴とする超音波送受
信器を用いてクランプオン型超音波流量計を構成する。
を提供すること。 【解決手段】 超音波振動子が、底面と該底面に対して
鋭角をなす少なくとも一つの斜面を備えた楔型超音波伝
搬材の該斜面に装着されてなる超音波送受信器であっ
て、該超音波伝搬材が、超音波振動子から超音波伝搬材
に付与された超音波が、超音波振動子装着斜面に対して
垂直な方向に伝搬するように構成され、かつ底面に超音
波振動子装着斜面と平行な複数の表面が整列形成された
第一超音波伝搬材、及び第一超音波伝搬材の底面に密着
状態で付設された、弾性材料もしくは可塑性材料からな
る第二超音波伝搬材を含むことを特徴とする超音波送受
信器を用いてクランプオン型超音波流量計を構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、クランプオン型超
音波流量計に関する。
音波流量計に関する。
【０００２】
【従来の技術】クランプオン型超音波流量計は、管状体
の外周面の一部に装着し、その管状体の内部を移動する
流体の流量を、管状体の外側から測定する流量計であ
る。クランプオン型超音波流量計は、主に、伝搬時間差
式とドップラー式に分類できる。伝搬時間差式は、超音
波を、管状体の内部を移動する流体を斜めに横切るよう
な経路で往復させて、超音波が往路と復路のそれぞれを
伝搬するのに要する時間の差から、流体の流量を測定す
る方法である。一方、ドップラー式は、流体中に含まれ
る浮遊粒子や気泡が、流体と同じ速度で移動すると仮定
して、浮遊粒子などの移動速度から流体の流量を測定す
る方法である。浮遊粒子などの移動速度は、流体中に超
音波を送信して、浮遊粒子などに反射された超音波の周
波数がドップラー効果により変化することから、超音波
の周波数を検出することにより測定する。
の外周面の一部に装着し、その管状体の内部を移動する
流体の流量を、管状体の外側から測定する流量計であ
る。クランプオン型超音波流量計は、主に、伝搬時間差
式とドップラー式に分類できる。伝搬時間差式は、超音
波を、管状体の内部を移動する流体を斜めに横切るよう
な経路で往復させて、超音波が往路と復路のそれぞれを
伝搬するのに要する時間の差から、流体の流量を測定す
る方法である。一方、ドップラー式は、流体中に含まれ
る浮遊粒子や気泡が、流体と同じ速度で移動すると仮定
して、浮遊粒子などの移動速度から流体の流量を測定す
る方法である。浮遊粒子などの移動速度は、流体中に超
音波を送信して、浮遊粒子などに反射された超音波の周
波数がドップラー効果により変化することから、超音波
の周波数を検出することにより測定する。
【０００３】図９は、従来のクランプオン型超音波流量
計の一例の構成を示す断面図である。図９に示すクラン
プオン型超音波流量計は、伝搬時間差式の流量計であ
る。クランプオン型超音波流量計は、一対の超音波送受
信器１ａ及び１ｂから構成される。超音波送受信器１ａ
は、超音波振動子２ａと楔形超音波伝搬材３ａから構成
される。楔型超音波伝搬材３ａは、底面４ａと底面４ａ
に対して鋭角をなす斜面５ａを備えている。超音波振動
子２ａは、楔型超音波伝搬材３ａの斜面５ａに装着され
る。そして、超音波振動子２ａの楔型超音波伝搬材側の
面及びその逆側の面には、超音波振動子２ａに電圧を印
加するために電極とリード線（図示は略する）が備えら
れている。同様に、超音波送受信器１ｂは、超音波振動
子２ｂが、楔型超音波伝搬材３ｂの斜面５ｂに装着され
た構成を有する。
計の一例の構成を示す断面図である。図９に示すクラン
プオン型超音波流量計は、伝搬時間差式の流量計であ
る。クランプオン型超音波流量計は、一対の超音波送受
信器１ａ及び１ｂから構成される。超音波送受信器１ａ
は、超音波振動子２ａと楔形超音波伝搬材３ａから構成
される。楔型超音波伝搬材３ａは、底面４ａと底面４ａ
に対して鋭角をなす斜面５ａを備えている。超音波振動
子２ａは、楔型超音波伝搬材３ａの斜面５ａに装着され
る。そして、超音波振動子２ａの楔型超音波伝搬材側の
面及びその逆側の面には、超音波振動子２ａに電圧を印
加するために電極とリード線（図示は略する）が備えら
れている。同様に、超音波送受信器１ｂは、超音波振動
子２ｂが、楔型超音波伝搬材３ｂの斜面５ｂに装着され
た構成を有する。
【０００４】超音波振動子２ａ及び２ｂのそれぞれは、
電極に電圧が印加されると超音波を楔形超音波伝搬材に
付与（送信）し、逆に超音波が付与（受信）されると電
極に電圧を生じる。従って、超音波振動子が備えられた
超音波送受信器１ａ及び１ｂのそれぞれは、超音波の送
信器でもあり、受信器でもある。そして、超音波送受信
器１ａ及び１ｂは、管状体６の内部を移動する流体７の
移動方向（図９に記入した矢印７の示す方向）に対して
斜めに超音波を送受信するように、管状体６の外周面上
に装着される。図９に記入した破線９は、超音波の伝搬
経路の一例を意味する。
電極に電圧が印加されると超音波を楔形超音波伝搬材に
付与（送信）し、逆に超音波が付与（受信）されると電
極に電圧を生じる。従って、超音波振動子が備えられた
超音波送受信器１ａ及び１ｂのそれぞれは、超音波の送
信器でもあり、受信器でもある。そして、超音波送受信
器１ａ及び１ｂは、管状体６の内部を移動する流体７の
移動方向（図９に記入した矢印７の示す方向）に対して
斜めに超音波を送受信するように、管状体６の外周面上
に装着される。図９に記入した破線９は、超音波の伝搬
経路の一例を意味する。
【０００５】管状体６の内部を移動する流体７の流量
は、以下の様にして測定される。先ず、超音波送受信器
１ａの超音波振動子２ａに電圧パルスを印加して、超音
波を送信する。超音波は、図９に示す破線９の方向に沿
って、楔型超音波伝搬材３ａ、管状体６、流体７、管状
体６、そして楔形超音波伝搬材３ｂの順に伝搬して、超
音波送受信器１ｂの超音波振動子２ｂにより受信されて
電圧信号が出力される。超音波送受信器１ａが超音波の
送信を開始してから、超音波送受信器１ｂが超音波を受
信するまでの時間（Ｔ1 ）を検出する。次に、超音波送
受信器１ｂの超音波振動子２ｂに電圧パルスを印加し
て、前記とは逆の伝搬経路で超音波を伝搬させ、超音波
送受信器１ａの超音波振動子２ａにより超音波を受信す
る。超音波送受信器１ｂが超音波の送信を開始してか
ら、超音波送受信器１ａが超音波を受信するまでの時間
（Ｔ2 ）を検出する。
は、以下の様にして測定される。先ず、超音波送受信器
１ａの超音波振動子２ａに電圧パルスを印加して、超音
波を送信する。超音波は、図９に示す破線９の方向に沿
って、楔型超音波伝搬材３ａ、管状体６、流体７、管状
体６、そして楔形超音波伝搬材３ｂの順に伝搬して、超
音波送受信器１ｂの超音波振動子２ｂにより受信されて
電圧信号が出力される。超音波送受信器１ａが超音波の
送信を開始してから、超音波送受信器１ｂが超音波を受
信するまでの時間（Ｔ1 ）を検出する。次に、超音波送
受信器１ｂの超音波振動子２ｂに電圧パルスを印加し
て、前記とは逆の伝搬経路で超音波を伝搬させ、超音波
送受信器１ａの超音波振動子２ａにより超音波を受信す
る。超音波送受信器１ｂが超音波の送信を開始してか
ら、超音波送受信器１ａが超音波を受信するまでの時間
（Ｔ2 ）を検出する。
【０００６】超音波が、超音波送受信器１ａ及び１ｂの
間を伝搬するのに要する時間（Ｔ1及びＴ2 ）は、超音
波の伝搬する方向（図９に示す矢印９ａ及び９ｂの示す
方向）により異なる値となる。超音波送受信器１ａから
超音波送受信器１ｂに（矢印９ａが示す方向に）向かう
超音波は、いわば流体の流れに乗って流体中を伝搬する
ので、伝搬時間（Ｔ1 ）は、流体が静止している場合と
比べると短い値となる。一方、超音波送受信器１ｂから
超音波送受信器１ａに（矢印９ｂが示す方向に）向かう
超音波は、流体の流れに逆らって流体中を伝搬するの
で、伝搬時間（Ｔ 2 ）は、流体が静止している場合と比
べると長い値となる。これらの伝搬時間の差（Ｔ2 −Ｔ
1 ）は、流体７の移動速度と相関があり、この伝搬時間
の差から流体７の移動速度が算出される。そして、得ら
れた流体の移動速度、管状体６の流水断面積などから流
体７の流量を算出することができる。
間を伝搬するのに要する時間（Ｔ1及びＴ2 ）は、超音
波の伝搬する方向（図９に示す矢印９ａ及び９ｂの示す
方向）により異なる値となる。超音波送受信器１ａから
超音波送受信器１ｂに（矢印９ａが示す方向に）向かう
超音波は、いわば流体の流れに乗って流体中を伝搬する
ので、伝搬時間（Ｔ1 ）は、流体が静止している場合と
比べると短い値となる。一方、超音波送受信器１ｂから
超音波送受信器１ａに（矢印９ｂが示す方向に）向かう
超音波は、流体の流れに逆らって流体中を伝搬するの
で、伝搬時間（Ｔ 2 ）は、流体が静止している場合と比
べると長い値となる。これらの伝搬時間の差（Ｔ2 −Ｔ
1 ）は、流体７の移動速度と相関があり、この伝搬時間
の差から流体７の移動速度が算出される。そして、得ら
れた流体の移動速度、管状体６の流水断面積などから流
体７の流量を算出することができる。
【０００７】このようなクランプオン型超音波流量計に
は、流体に非接触で流量の測定が可能であるという大き
な利点があるところから、その利点を生かすために、流
量計の測定感度をさらに高める検討がされている。
は、流体に非接触で流量の測定が可能であるという大き
な利点があるところから、その利点を生かすために、流
量計の測定感度をさらに高める検討がされている。
【０００８】クランプオン型超音波流量計の測定感度を
高める手段の一つとして、流体中における超音波の伝搬
距離を長くすることが挙げられる。流体中における超音
波の伝搬距離を長く設定できると、小さな流量に対して
も、大きな伝搬時間から流量の測定ができるために、流
量計の測定感度を高くすることができる。
高める手段の一つとして、流体中における超音波の伝搬
距離を長くすることが挙げられる。流体中における超音
波の伝搬距離を長く設定できると、小さな流量に対して
も、大きな伝搬時間から流量の測定ができるために、流
量計の測定感度を高くすることができる。
【０００９】超音波振動子から送信された超音波は、楔
形超音波伝搬材、管状体、そして流体の順に伝搬する。
超音波は、スネルの法則により、楔形超音波伝搬材と管
状体の界面において、両者の音波伝搬速度の比に基づき
屈折する。同様に、超音波は、管状体と流体の界面にお
いて、両者の音波伝搬速度の比に基づき屈折する。超音
波の伝搬経路は、楔形超音波伝搬材、管状体、および流
体の音波伝搬速度の値を用い、前記の各界面における超
音波の入射角と屈折角を、スネルの法則を用いて計算す
ることにより定まる。この様な伝搬経路の計算により、
流体中における超音波の伝搬距離を大きくするための、
適切な楔形超音波伝搬材の音波伝搬速度と、管状体外周
面における超音波の入射角が定まる。詳しくは後に記載
するが、楔形超音波伝搬材は、管状体の音波伝搬速度の
値にほぼ等しい音波伝搬速度を示す材料から形成するこ
とが好ましい。
形超音波伝搬材、管状体、そして流体の順に伝搬する。
超音波は、スネルの法則により、楔形超音波伝搬材と管
状体の界面において、両者の音波伝搬速度の比に基づき
屈折する。同様に、超音波は、管状体と流体の界面にお
いて、両者の音波伝搬速度の比に基づき屈折する。超音
波の伝搬経路は、楔形超音波伝搬材、管状体、および流
体の音波伝搬速度の値を用い、前記の各界面における超
音波の入射角と屈折角を、スネルの法則を用いて計算す
ることにより定まる。この様な伝搬経路の計算により、
流体中における超音波の伝搬距離を大きくするための、
適切な楔形超音波伝搬材の音波伝搬速度と、管状体外周
面における超音波の入射角が定まる。詳しくは後に記載
するが、楔形超音波伝搬材は、管状体の音波伝搬速度の
値にほぼ等しい音波伝搬速度を示す材料から形成するこ
とが好ましい。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】従来から用いられてい
るクランプオン型超音波流量計では、管状体とほぼ等し
い音波伝搬速度を示す材料から楔形超音波伝搬材を形成
した場合でも、超音波流量計の測定感度は、ある程度以
上には高くすることはできない。これは、超音波振動子
から楔形超音波伝搬材に付与された超音波が、楔形超音
波伝搬材の内部を伝搬する際に減衰してしまうためであ
る。一般に、流体を移動する管状体を形成する材料とし
ては、鉄、ステンレススチール、塩化ビニル樹脂、およ
びフッ素樹脂などが用いられている。このうち、フッ素
樹脂は、特に超音波を減衰させ易い材料として知られて
いる。フッ素樹脂製管状体の内部を移動する流体の流量
を測定するために、楔形超音波伝搬材をフッ素樹脂から
形成しても、流量計の測定感度を充分高くすることは困
難である。
るクランプオン型超音波流量計では、管状体とほぼ等し
い音波伝搬速度を示す材料から楔形超音波伝搬材を形成
した場合でも、超音波流量計の測定感度は、ある程度以
上には高くすることはできない。これは、超音波振動子
から楔形超音波伝搬材に付与された超音波が、楔形超音
波伝搬材の内部を伝搬する際に減衰してしまうためであ
る。一般に、流体を移動する管状体を形成する材料とし
ては、鉄、ステンレススチール、塩化ビニル樹脂、およ
びフッ素樹脂などが用いられている。このうち、フッ素
樹脂は、特に超音波を減衰させ易い材料として知られて
いる。フッ素樹脂製管状体の内部を移動する流体の流量
を測定するために、楔形超音波伝搬材をフッ素樹脂から
形成しても、流量計の測定感度を充分高くすることは困
難である。
【００１１】楔形超音波伝搬材の内部における超音波の
減衰は、縦波として伝搬する超音波の一部が横波となっ
たり、超音波が熱エネルギーに変換されたりするために
生じると考えられる。超音波の減衰の程度は、楔形超音
波伝搬材を形成する材料の種類により個別に定まる。従
って、楔形超音波伝搬材を、管状体とほぼ等しい音波伝
搬速度を示し、且つ超音波が減衰し難い材料から形成す
ることにより、流量計の測定感度を高くすることができ
る。ところが、本発明者の検討によると、材料選定を工
夫しても、充分に測定感度の高いクランプオン型超音波
流量計を得ることは困難であることが判明した。本発明
の目的は、測定感度の高いクランプオン型超音波流量計
を提供することにある。
減衰は、縦波として伝搬する超音波の一部が横波となっ
たり、超音波が熱エネルギーに変換されたりするために
生じると考えられる。超音波の減衰の程度は、楔形超音
波伝搬材を形成する材料の種類により個別に定まる。従
って、楔形超音波伝搬材を、管状体とほぼ等しい音波伝
搬速度を示し、且つ超音波が減衰し難い材料から形成す
ることにより、流量計の測定感度を高くすることができ
る。ところが、本発明者の検討によると、材料選定を工
夫しても、充分に測定感度の高いクランプオン型超音波
流量計を得ることは困難であることが判明した。本発明
の目的は、測定感度の高いクランプオン型超音波流量計
を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明者は、楔形超音波
伝搬材を、互いに異なる材料からなる第一超音波伝搬材
および第二超音波伝搬材の二つの伝搬材から構成するこ
とにより、測定感度の高い流量計を提供できることを見
出した。
伝搬材を、互いに異なる材料からなる第一超音波伝搬材
および第二超音波伝搬材の二つの伝搬材から構成するこ
とにより、測定感度の高い流量計を提供できることを見
出した。
【００１３】本発明は、超音波振動子が、底面と該底面
に対して鋭角をなす少なくとも一つの斜面を備えた楔型
超音波伝搬材の該斜面に装着されてなる超音波送受信器
であって、該超音波伝搬材が、超音波振動子から超音波
伝搬材に付与された超音波が、超音波振動子装着斜面に
対して垂直な方向に伝搬するように構成され、かつ底面
に超音波振動子装着斜面と平行な複数の表面が整列形成
された第一超音波伝搬材、及び第一超音波伝搬材の底面
に密着状態で付設された弾性シート製の第二超音波伝搬
材を含むことを特徴とする超音波送受信器にある。本発
明の超音波送受信器の好ましい態様は、下記の通りであ
る。
に対して鋭角をなす少なくとも一つの斜面を備えた楔型
超音波伝搬材の該斜面に装着されてなる超音波送受信器
であって、該超音波伝搬材が、超音波振動子から超音波
伝搬材に付与された超音波が、超音波振動子装着斜面に
対して垂直な方向に伝搬するように構成され、かつ底面
に超音波振動子装着斜面と平行な複数の表面が整列形成
された第一超音波伝搬材、及び第一超音波伝搬材の底面
に密着状態で付設された弾性シート製の第二超音波伝搬
材を含むことを特徴とする超音波送受信器にある。本発
明の超音波送受信器の好ましい態様は、下記の通りであ
る。
【００１４】（１）第一超音波伝搬材が、樹脂材料シー
ト中に複数本の高弾性繊維がシート平面に沿って平行に
整列配置された構成の繊維強化樹脂シートが複数枚積層
一体化された構成にある。 （２）第一超音波伝搬材が、複数枚の繊維強化樹脂シー
トが、隣接する各シート内の高弾性繊維の整列方向が互
いに直角をなすように交互に積層一体化された構成をな
している。 （３）繊維強化樹脂シートの高弾性繊維の長さ方向の引
張弾性率が５０ＧＰａ以上である。
ト中に複数本の高弾性繊維がシート平面に沿って平行に
整列配置された構成の繊維強化樹脂シートが複数枚積層
一体化された構成にある。 （２）第一超音波伝搬材が、複数枚の繊維強化樹脂シー
トが、隣接する各シート内の高弾性繊維の整列方向が互
いに直角をなすように交互に積層一体化された構成をな
している。 （３）繊維強化樹脂シートの高弾性繊維の長さ方向の引
張弾性率が５０ＧＰａ以上である。
【００１５】（４）繊維強化樹脂シートの高弾性繊維が
炭素繊維である。 （５）第二超音波伝搬材の、第一超音波伝搬材に接する
表面とは逆側の表面が凹状に湾曲している。 （６）第二超音波伝搬材が１０００〜２０００ｍ／秒の
音波伝搬速度を示す弾性材料から形成されている。 （７）第二超音波伝搬材の音波伝搬速度が第一超音波伝
搬材の音波伝搬速度よりも小さくされている。 （８）第二超音波伝搬材が、ポリウレタンゲルから形成
されている。
炭素繊維である。 （５）第二超音波伝搬材の、第一超音波伝搬材に接する
表面とは逆側の表面が凹状に湾曲している。 （６）第二超音波伝搬材が１０００〜２０００ｍ／秒の
音波伝搬速度を示す弾性材料から形成されている。 （７）第二超音波伝搬材の音波伝搬速度が第一超音波伝
搬材の音波伝搬速度よりも小さくされている。 （８）第二超音波伝搬材が、ポリウレタンゲルから形成
されている。
【００１６】本発明はまた、前記の超音波送受信器が一
対、底面に開口を有する細長い形状のケースに、各超音
波送受信器の超音波振動子が装着された斜面が互いに対
向しないような位置関係で収容固定されてなる、クラン
プオン型超音波流量計にもある。
対、底面に開口を有する細長い形状のケースに、各超音
波送受信器の超音波振動子が装着された斜面が互いに対
向しないような位置関係で収容固定されてなる、クラン
プオン型超音波流量計にもある。
【００１７】本発明はまた、前記の超音波送受信器が一
対、底面に開口を有する細長い形状のケースに、各超音
波送受信器の超音波振動子が装着された斜面が互いに対
向しないような位置関係にあり、かつ超音波送受信器間
の距離を任意に変えることができるように収容されてな
るクランプオン型超音波流量計にもある。
対、底面に開口を有する細長い形状のケースに、各超音
波送受信器の超音波振動子が装着された斜面が互いに対
向しないような位置関係にあり、かつ超音波送受信器間
の距離を任意に変えることができるように収容されてな
るクランプオン型超音波流量計にもある。
【００１８】前記の二種類の本発明のクランプオン型超
音波流量計の好ましい態様は、以下の通りである。 （１）第二超音波伝搬材の音波伝搬速度よりも小さな音
波伝搬速度を示す樹脂材料製の管状体の内部を移動する
流体の流量測定用である。 （２）フッ素樹脂製管状体の内部を移動する流体の流量
測定用である。
音波流量計の好ましい態様は、以下の通りである。 （１）第二超音波伝搬材の音波伝搬速度よりも小さな音
波伝搬速度を示す樹脂材料製の管状体の内部を移動する
流体の流量測定用である。 （２）フッ素樹脂製管状体の内部を移動する流体の流量
測定用である。
【００１９】本発明はまた、内部を流体が移動する管状
体に前記のクランプオン型超音波流量計が、そのケース
の長さ方向と管状体の長さ方向とが一致するように装着
固定されてなる流量測定構造体にもある。本発明の流量
測定構造体は、音波伝搬速度の小さい既設の配管に対し
て好ましく用いることができる。このような場合、本発
明の流量測定構造体の管状体としては、既設の配管を形
成する材料と対応させて、第二超音波伝搬材の音波伝搬
速度よりも小さな音波伝搬速度を示す樹脂材料製の管状
体、２０００ｍ／秒より小さな音波伝搬速度を示す樹脂
製の管状体、もしくはフッ素樹脂製の管状体を好ましく
用いることができる。
体に前記のクランプオン型超音波流量計が、そのケース
の長さ方向と管状体の長さ方向とが一致するように装着
固定されてなる流量測定構造体にもある。本発明の流量
測定構造体は、音波伝搬速度の小さい既設の配管に対し
て好ましく用いることができる。このような場合、本発
明の流量測定構造体の管状体としては、既設の配管を形
成する材料と対応させて、第二超音波伝搬材の音波伝搬
速度よりも小さな音波伝搬速度を示す樹脂材料製の管状
体、２０００ｍ／秒より小さな音波伝搬速度を示す樹脂
製の管状体、もしくはフッ素樹脂製の管状体を好ましく
用いることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】まず最初に、超音波送受信器の超
音波振動子により送信された超音波の伝搬経路につい
て、添付の図面を用いて説明する。図１０は、管状体の
外周面と内周面のそれぞれにおける、超音波の伝搬経路
を説明する図である。図１０において、超音波振動子
（図示は略する）から送信された超音波は、楔形超音波
伝搬材３、管状体６、そして流体７の順に伝搬する。破
線９は、楔形超音波伝搬材３と管状体６の界面、および
管状体６と流体７の界面のそれぞれにおける超音波の伝
搬経路の一例を示す。
音波振動子により送信された超音波の伝搬経路につい
て、添付の図面を用いて説明する。図１０は、管状体の
外周面と内周面のそれぞれにおける、超音波の伝搬経路
を説明する図である。図１０において、超音波振動子
（図示は略する）から送信された超音波は、楔形超音波
伝搬材３、管状体６、そして流体７の順に伝搬する。破
線９は、楔形超音波伝搬材３と管状体６の界面、および
管状体６と流体７の界面のそれぞれにおける超音波の伝
搬経路の一例を示す。
【００２１】［管状体の内周面における超音波の伝搬］
図１０に示すように、流体中における超音波の伝搬距離
は、管状体の内周面における超音波の屈折角β2 の値が
大きい程長くなることがわかる。管状体の内周面におい
ては、スネルの法則により下記式（Ｉ）で示される関係
が成立する。 （Ｉ）ｓｉｎα2 ／ｓｉｎβ2 ＝Ｃ2 ／Ｃ3 式（Ｉ）において、Ｃ2 は、管状体の音波伝搬速度を表
し；Ｃ3 は、流体の音波伝搬速度を表し；α2 は、音波
の入射角を表し；そしてβ2 は、音波の屈折角を表す。
図１０に示すように、流体中における超音波の伝搬距離
は、管状体の内周面における超音波の屈折角β2 の値が
大きい程長くなることがわかる。管状体の内周面におい
ては、スネルの法則により下記式（Ｉ）で示される関係
が成立する。 （Ｉ）ｓｉｎα2 ／ｓｉｎβ2 ＝Ｃ2 ／Ｃ3 式（Ｉ）において、Ｃ2 は、管状体の音波伝搬速度を表
し；Ｃ3 は、流体の音波伝搬速度を表し；α2 は、音波
の入射角を表し；そしてβ2 は、音波の屈折角を表す。
【００２２】上記式（Ｉ）からわかるように、管状体の
音波伝搬速度Ｃ2 と流体の音波伝搬速度Ｃ3 の比によ
り、入射角α2 と屈折角β2 の上限値が定まる。入射角
α2 と屈折角β2 の上限値は、管状体の音波伝搬速度Ｃ
2 と流体の音波伝搬速Ｃ3 の大小関係により、下記の様
に定まる。
音波伝搬速度Ｃ2 と流体の音波伝搬速度Ｃ3 の比によ
り、入射角α2 と屈折角β2 の上限値が定まる。入射角
α2 と屈折角β2 の上限値は、管状体の音波伝搬速度Ｃ
2 と流体の音波伝搬速Ｃ3 の大小関係により、下記の様
に定まる。
【００２３】［Ｃ2 ＜Ｃ3 の場合の、管状体の内周面に
おける超音波の伝搬］管状体の音波伝搬速度Ｃ2 が流体
の音波伝搬速Ｃ3 より小さい場合には、ある入射角（臨
界角）以上の値で、超音波が管状体の内周面で全反射を
してしまい、流体中に超音波を伝搬させることができな
い。臨界角α2maxは、式（Ｉ）のβ2を９０度とするこ
とにより、下記式（II）で示される。 （II）α2max＝ｓｉｎ-1（Ｃ2 ／Ｃ3 ）：（但し、Ｃ2
＜Ｃ3 ） 従って、管状体の内周面における超音波の入射角α
2 を、全反射が生じない程度にα2maxに近い値とするこ
とで、流体中における超音波の伝搬距離を最大にするこ
とができる。従って、管状体の外周面における屈折角β
1 が、α2maxに近い値となるよう、入射角α1 を設定す
ることにより、流体中における超音波伝搬距離（流量計
の測定感度に対応する）を最大に設定できる。
おける超音波の伝搬］管状体の音波伝搬速度Ｃ2 が流体
の音波伝搬速Ｃ3 より小さい場合には、ある入射角（臨
界角）以上の値で、超音波が管状体の内周面で全反射を
してしまい、流体中に超音波を伝搬させることができな
い。臨界角α2maxは、式（Ｉ）のβ2を９０度とするこ
とにより、下記式（II）で示される。 （II）α2max＝ｓｉｎ-1（Ｃ2 ／Ｃ3 ）：（但し、Ｃ2
＜Ｃ3 ） 従って、管状体の内周面における超音波の入射角α
2 を、全反射が生じない程度にα2maxに近い値とするこ
とで、流体中における超音波の伝搬距離を最大にするこ
とができる。従って、管状体の外周面における屈折角β
1 が、α2maxに近い値となるよう、入射角α1 を設定す
ることにより、流体中における超音波伝搬距離（流量計
の測定感度に対応する）を最大に設定できる。
【００２４】［Ｃ2 ＞Ｃ3 の場合の、管状体の内周面に
おける超音波の伝搬］一方、管状体の音波伝搬速度Ｃ2
が流体の音波伝搬速Ｃ3 のより大きい場合には、管状体
の内周面における超音波の全反射は生じないが、入射角
α2 を９０度にしても屈折角β2 は９０度にはならず
に、ある最大値（β2max）を示す。屈折角の最大値β
maxは、式（Ｉ）のα2 を９０度とすることにより、下
記式（III)で示される。 （III)β2max＝ｓｉｎ-1（Ｃ3 ／Ｃ2 ）：（但し、Ｃ2
＞Ｃ3 ） 従って、管状体の内周面における超音波の入射角α2 を
どんなに大きな値に設定しても、流体中における超音波
の伝搬距離は、β2maxにより定まる伝搬距離以上にする
ことはできない。この場合、管状体の外周面における屈
折角β1 を極力大きな値に設置することにより、流体中
における超音波伝搬距離を、β2maxで定まる最大の距離
に設定することができる。
おける超音波の伝搬］一方、管状体の音波伝搬速度Ｃ2
が流体の音波伝搬速Ｃ3 のより大きい場合には、管状体
の内周面における超音波の全反射は生じないが、入射角
α2 を９０度にしても屈折角β2 は９０度にはならず
に、ある最大値（β2max）を示す。屈折角の最大値β
maxは、式（Ｉ）のα2 を９０度とすることにより、下
記式（III)で示される。 （III)β2max＝ｓｉｎ-1（Ｃ3 ／Ｃ2 ）：（但し、Ｃ2
＞Ｃ3 ） 従って、管状体の内周面における超音波の入射角α2 を
どんなに大きな値に設定しても、流体中における超音波
の伝搬距離は、β2maxにより定まる伝搬距離以上にする
ことはできない。この場合、管状体の外周面における屈
折角β1 を極力大きな値に設置することにより、流体中
における超音波伝搬距離を、β2maxで定まる最大の距離
に設定することができる。
【００２５】［管状体の外周面における超音波の伝搬］
一方、スネルの法則は、管状体の外周面においても成立
する。管状体の外周面における、超音波の入射角α1 と
屈折角β1 には、下記式（IV）及び（Ｖ）で示される上
限値が存在する。 （IV）α1max＝ｓｉｎ-1（Ｃ1 ／Ｃ2 ）：（但し、Ｃ1 ＜Ｃ2 ） （Ｖ）β1max＝ｓｉｎ-1（Ｃ2 ／Ｃ1 ）：（但し、Ｃ1 ＞Ｃ2 ） 式（IV）及び（Ｖ）において、Ｃ1 は、楔形超音波伝搬
材の音波伝搬速度を表し；α1maxは、管状体の外周面に
おける入射角α1 の最大値（臨界角）を表し；そしてβ
1maxは、管状体の外周面における屈折角β1 の最大値を
表す。
一方、スネルの法則は、管状体の外周面においても成立
する。管状体の外周面における、超音波の入射角α1 と
屈折角β1 には、下記式（IV）及び（Ｖ）で示される上
限値が存在する。 （IV）α1max＝ｓｉｎ-1（Ｃ1 ／Ｃ2 ）：（但し、Ｃ1 ＜Ｃ2 ） （Ｖ）β1max＝ｓｉｎ-1（Ｃ2 ／Ｃ1 ）：（但し、Ｃ1 ＞Ｃ2 ） 式（IV）及び（Ｖ）において、Ｃ1 は、楔形超音波伝搬
材の音波伝搬速度を表し；α1maxは、管状体の外周面に
おける入射角α1 の最大値（臨界角）を表し；そしてβ
1maxは、管状体の外周面における屈折角β1 の最大値を
表す。
【００２６】［Ｃ1 ＜Ｃ2 の場合の、管状体の外周面に
おける超音波の伝搬］楔形超音波伝搬材の音波伝搬速度
Ｃ1 が、管状体の音波伝搬速度Ｃ2 より小さい場合（式
（IV）の関係が成立する場合）には、入射角がα1max以
下となる範囲において、超音波の送信方向（楔形超音波
伝搬材の斜面の角度）を調節することにより、屈折角β
1 を任意の値に設定することができる。従って、流体内
における超音波の伝搬距離が最大となるように、管状体
の内周面に超音波を伝搬させることができる。但し、Ｃ
1 とＣ2 の値の差が大きいほど、α1maxが小さくなるた
めに、屈折角β1 を精度良く設定することが難しくな
る。従って、楔形超音波伝搬材の音波伝搬速度Ｃ1 と、
管状体の音波伝搬速度Ｃ2 の値の差は小さい方が好まし
い。
おける超音波の伝搬］楔形超音波伝搬材の音波伝搬速度
Ｃ1 が、管状体の音波伝搬速度Ｃ2 より小さい場合（式
（IV）の関係が成立する場合）には、入射角がα1max以
下となる範囲において、超音波の送信方向（楔形超音波
伝搬材の斜面の角度）を調節することにより、屈折角β
1 を任意の値に設定することができる。従って、流体内
における超音波の伝搬距離が最大となるように、管状体
の内周面に超音波を伝搬させることができる。但し、Ｃ
1 とＣ2 の値の差が大きいほど、α1maxが小さくなるた
めに、屈折角β1 を精度良く設定することが難しくな
る。従って、楔形超音波伝搬材の音波伝搬速度Ｃ1 と、
管状体の音波伝搬速度Ｃ2 の値の差は小さい方が好まし
い。
【００２７】［Ｃ1 ＞Ｃ2 の場合の、管状体の外周面に
おける超音波の伝搬］一方、楔形超音波伝搬材の音波伝
搬速度Ｃ1 が、管状体の音波伝搬速度Ｃ2 より大きい場
合（式（Ｖ）の関係が成立する場合）には、入射角α1
を極力大きく設定しても、屈折角β1の最大値β1maxが
存在する。
おける超音波の伝搬］一方、楔形超音波伝搬材の音波伝
搬速度Ｃ1 が、管状体の音波伝搬速度Ｃ2 より大きい場
合（式（Ｖ）の関係が成立する場合）には、入射角α1
を極力大きく設定しても、屈折角β1の最大値β1maxが
存在する。
【００２８】従って、管状体の内周面において式（II）
の関係が成立する場合に、管状体の外周面における屈折
角の最大値β1maxが、管状体の内周面における臨界角α
2maxより小さい値であると、流体中における超音波の伝
搬距離を最大とするように入射角α2 を設定できない
（入射角α2 を、α2maxに近い値に設計できない）ため
に、高感度の流量計を設計することが難しい。
の関係が成立する場合に、管状体の外周面における屈折
角の最大値β1maxが、管状体の内周面における臨界角α
2maxより小さい値であると、流体中における超音波の伝
搬距離を最大とするように入射角α2 を設定できない
（入射角α2 を、α2maxに近い値に設計できない）ため
に、高感度の流量計を設計することが難しい。
【００２９】一方、管状体の内周面において式（III)の
関係が成立する場合にも、入射角α 2 を、β1maxの値に
までしか大きく設定できない。このため、流体中におけ
る超音波の伝搬距離を最大とするように入射角α2 を設
定できないので、高感度の流量計を設計することが難し
い。
関係が成立する場合にも、入射角α 2 を、β1maxの値に
までしか大きく設定できない。このため、流体中におけ
る超音波の伝搬距離を最大とするように入射角α2 を設
定できないので、高感度の流量計を設計することが難し
い。
【００３０】但し、式（Ｖ）によりβ1maxが定まる場合
にも、Ｃ1 とＣ2 の値の差が小さいほど、β1maxが大き
な値となるため、管状体の内周面において式（Ｉ）また
は（II）の関係が成立する場合にも、高感度の流量計を
設計し易くなる。従って、楔形超音波伝搬材の音波伝搬
速度Ｃ1 と、管状体の音波伝搬速度Ｃ2 の値の差は小さ
い方が好ましい。
にも、Ｃ1 とＣ2 の値の差が小さいほど、β1maxが大き
な値となるため、管状体の内周面において式（Ｉ）また
は（II）の関係が成立する場合にも、高感度の流量計を
設計し易くなる。従って、楔形超音波伝搬材の音波伝搬
速度Ｃ1 と、管状体の音波伝搬速度Ｃ2 の値の差は小さ
い方が好ましい。
【００３１】以上のように、楔形超音波伝搬材を形成す
る材料としては、管状体を形成する材料の音波伝搬速度
を考慮して、適切な音波伝搬速度を示す材料（好ましく
は、管状体の音波伝搬速度に近い値の音波伝搬速度を示
す材料）が選定される。また、楔形超音波伝搬材と管状
体の音波伝搬速度の差の値が大きくなるにつれ、両者の
音響インピーダンスの差により、管状体の外周面におい
て超音波の反射量が大くなる。従って、通常は、楔形超
音波伝搬材を形成する材料としては、管状体の音波伝搬
速度にほぼ等しい値を示す材料が選定される。即ち、簡
便には、楔形超音波伝搬材を、管状体と同一の材料から
形成すればよい。そして、流体中における超音波の伝搬
距離が最大（即ち、β2 が最大）となるように、管状体
外周面における超音波の入斜角α1 （即ち、楔形超音波
伝搬材の底面と斜面のなす角度）を設定することによ
り、測定感度の高い流量計が得られる。なお、音響イン
ピーダンスは、音波の伝搬媒体となる材料の、音波伝搬
速度と密度の積により定まる。
る材料としては、管状体を形成する材料の音波伝搬速度
を考慮して、適切な音波伝搬速度を示す材料（好ましく
は、管状体の音波伝搬速度に近い値の音波伝搬速度を示
す材料）が選定される。また、楔形超音波伝搬材と管状
体の音波伝搬速度の差の値が大きくなるにつれ、両者の
音響インピーダンスの差により、管状体の外周面におい
て超音波の反射量が大くなる。従って、通常は、楔形超
音波伝搬材を形成する材料としては、管状体の音波伝搬
速度にほぼ等しい値を示す材料が選定される。即ち、簡
便には、楔形超音波伝搬材を、管状体と同一の材料から
形成すればよい。そして、流体中における超音波の伝搬
距離が最大（即ち、β2 が最大）となるように、管状体
外周面における超音波の入斜角α1 （即ち、楔形超音波
伝搬材の底面と斜面のなす角度）を設定することによ
り、測定感度の高い流量計が得られる。なお、音響イン
ピーダンスは、音波の伝搬媒体となる材料の、音波伝搬
速度と密度の積により定まる。
【００３２】ところが、超音波振動子から送信された超
音波は、楔形超音波伝搬材を形成する材料の内部を伝搬
する際に、材料の種類により程度の差はあるものの減衰
してしまう。例えば、管状体を形成する材料の一つであ
るフッ素樹脂は、超音波を減衰させ易い材料として知ら
れている。このようなフッ素樹脂製の管状体の内部を移
動する流量を測定するために、楔形超音波伝搬材をフッ
素樹脂から形成しても、超音波が楔形超音波伝搬材を伝
搬する間に大きく減衰するために、流量計の測定感度を
高くすることができない。楔形超音波伝搬材に必要とさ
れる適切な音波伝搬速度の値は、上記のようにスネルの
法則を用いて計算は可能である。しかし、計算された音
波伝搬速度に近い値の音波伝搬速度を示し、且つ超音波
を伝搬し易い材料の選定は困難である。
音波は、楔形超音波伝搬材を形成する材料の内部を伝搬
する際に、材料の種類により程度の差はあるものの減衰
してしまう。例えば、管状体を形成する材料の一つであ
るフッ素樹脂は、超音波を減衰させ易い材料として知ら
れている。このようなフッ素樹脂製の管状体の内部を移
動する流量を測定するために、楔形超音波伝搬材をフッ
素樹脂から形成しても、超音波が楔形超音波伝搬材を伝
搬する間に大きく減衰するために、流量計の測定感度を
高くすることができない。楔形超音波伝搬材に必要とさ
れる適切な音波伝搬速度の値は、上記のようにスネルの
法則を用いて計算は可能である。しかし、計算された音
波伝搬速度に近い値の音波伝搬速度を示し、且つ超音波
を伝搬し易い材料の選定は困難である。
【００３３】なお、流量測定の際には、楔形超音波伝搬
材と管状体の間に、超音波伝搬経路から空気を排除する
ためのグリースなどの接触媒質が存在するが、上記にお
いてはこれらを無視して簡略に説明をした。実際の流量
計は、このような接触媒質の存在も考慮して、楔形超音
波伝搬材を形成する材料を選定し、上記の様にスネルの
法則を用いて超音波の伝搬経路を設定（即ち、管状体の
外周面における超音波の入射角を設定）することにより
設計される。
材と管状体の間に、超音波伝搬経路から空気を排除する
ためのグリースなどの接触媒質が存在するが、上記にお
いてはこれらを無視して簡略に説明をした。実際の流量
計は、このような接触媒質の存在も考慮して、楔形超音
波伝搬材を形成する材料を選定し、上記の様にスネルの
法則を用いて超音波の伝搬経路を設定（即ち、管状体の
外周面における超音波の入射角を設定）することにより
設計される。
【００３４】次に、本発明の超音波送受信器を、添付の
図面を用いて説明する。図１は、本発明の超音波送受信
器の構成を示す斜視図である。図１に示す本発明の超音
波送受信器１１は、超音波振動子１２と楔形超音波伝搬
材１３から構成される。楔形超音波伝搬材１３は、底面
１４と底面１４に対して鋭角をなす斜面１５を備えてい
る。超音波振動子１２は、楔形超音波伝搬材１３の斜面
１５に装着される。そして、超音波振動子１２の楔形超
音波伝搬材側の面及びその逆側の面には、超音波振動子
に電圧を印加するために電極とリード線（図示は略す
る）が備えられている。
図面を用いて説明する。図１は、本発明の超音波送受信
器の構成を示す斜視図である。図１に示す本発明の超音
波送受信器１１は、超音波振動子１２と楔形超音波伝搬
材１３から構成される。楔形超音波伝搬材１３は、底面
１４と底面１４に対して鋭角をなす斜面１５を備えてい
る。超音波振動子１２は、楔形超音波伝搬材１３の斜面
１５に装着される。そして、超音波振動子１２の楔形超
音波伝搬材側の面及びその逆側の面には、超音波振動子
に電圧を印加するために電極とリード線（図示は略す
る）が備えられている。
【００３５】楔形超音波伝搬材１３は、第一超音波伝搬
材１６及び第二超音波伝搬材１７から構成される。第二
超音波伝搬材は１７は、弾性材料もしくは可塑性材料か
ら形成され、第一超音波伝搬材１６の底面１８に密着状
態で付設される。そして、超音波振動子１２から楔形超
音波伝搬材１３に付与された超音波が、超音波振動子装
着斜面１５に対して垂直な方向に伝搬するように、第一
超音波伝搬材１６の底面１８には、超音波振動子装着斜
面１５と平行な複数の表面１９が整列形成されている。
材１６及び第二超音波伝搬材１７から構成される。第二
超音波伝搬材は１７は、弾性材料もしくは可塑性材料か
ら形成され、第一超音波伝搬材１６の底面１８に密着状
態で付設される。そして、超音波振動子１２から楔形超
音波伝搬材１３に付与された超音波が、超音波振動子装
着斜面１５に対して垂直な方向に伝搬するように、第一
超音波伝搬材１６の底面１８には、超音波振動子装着斜
面１５と平行な複数の表面１９が整列形成されている。
【００３６】超音波振動子１２により送信された超音波
は、超音波振動子装着斜面１５と平行な複数の表面１９
に垂直に入射する。従って、第一超音波伝搬材１６と第
二超音波伝搬材１７との界面における超音波の屈折や反
射が防止される。超音波が、前記の界面において屈折し
て、超音波振動子装着斜面１５に垂直な方向以外に伝播
すると、受信される超音波の強度が低下するために測定
感度が低下する。また、超音波を超音波振動子装着斜面
１５と平行な複数の表面１９に垂直に入射させることに
より、第一超音波伝搬材１６と第二超音波伝搬材１７と
の音響インピーダンスの差により両者の界面において生
じる超音波の反射量を最低にすることができる。このた
め、第一超音波伝搬材１６から第二超音波伝搬材１７に
超音波を十分伝搬させることができる。
は、超音波振動子装着斜面１５と平行な複数の表面１９
に垂直に入射する。従って、第一超音波伝搬材１６と第
二超音波伝搬材１７との界面における超音波の屈折や反
射が防止される。超音波が、前記の界面において屈折し
て、超音波振動子装着斜面１５に垂直な方向以外に伝播
すると、受信される超音波の強度が低下するために測定
感度が低下する。また、超音波を超音波振動子装着斜面
１５と平行な複数の表面１９に垂直に入射させることに
より、第一超音波伝搬材１６と第二超音波伝搬材１７と
の音響インピーダンスの差により両者の界面において生
じる超音波の反射量を最低にすることができる。このた
め、第一超音波伝搬材１６から第二超音波伝搬材１７に
超音波を十分伝搬させることができる。
【００３７】そして、楔形超音波伝搬材１３の第二超音
波伝搬材１７を、スネルの法則を用いた計算により得ら
れる適切な音波伝搬速度を示す材料から形成する。一
方、第一超音波伝搬材１６は、超音波の減衰量が小さい
材料から形成する。超音波が材料の内部を伝搬する際の
減衰量の大小は、例えば、二種類の材料を円柱状に加工
し、その両端のそれぞれに超音波送受信器を装着して超
音波を送受信し、得られた受信信号の大きさを比べるこ
とにより簡単に測定することができる。
波伝搬材１７を、スネルの法則を用いた計算により得ら
れる適切な音波伝搬速度を示す材料から形成する。一
方、第一超音波伝搬材１６は、超音波の減衰量が小さい
材料から形成する。超音波が材料の内部を伝搬する際の
減衰量の大小は、例えば、二種類の材料を円柱状に加工
し、その両端のそれぞれに超音波送受信器を装着して超
音波を送受信し、得られた受信信号の大きさを比べるこ
とにより簡単に測定することができる。
【００３８】楔形超音波伝搬材１３の内部における超音
波の伝搬経路において、超音波が、適切な音波伝搬速度
を示す材料から形成された第二超音波伝搬材１７を伝搬
する距離は、従来のように楔形超音波伝搬材の全体を同
じ材料から形成する場合よりも短い。このため、第二超
音波伝搬材１７を形成する材料が超音波を減衰させ易い
材料であっても、超音波がその材料中を伝搬する距離が
短いために、従来よりも楔形超音波伝搬材の内部におけ
る超音波の減衰量を小さくすることができる。
波の伝搬経路において、超音波が、適切な音波伝搬速度
を示す材料から形成された第二超音波伝搬材１７を伝搬
する距離は、従来のように楔形超音波伝搬材の全体を同
じ材料から形成する場合よりも短い。このため、第二超
音波伝搬材１７を形成する材料が超音波を減衰させ易い
材料であっても、超音波がその材料中を伝搬する距離が
短いために、従来よりも楔形超音波伝搬材の内部におけ
る超音波の減衰量を小さくすることができる。
【００３９】第一超音波伝搬材１６を形成する材料とし
ては、超音波の減衰量が小さい材料を用いれば特に制限
はない。例えば、従来の楔型超音波伝搬材を形成する材
料から第二超音波伝搬材１７を形成し、第二超音波伝搬
材より超音波の減衰量が相対的に小さい材料から第一超
音波伝搬材１６を形成することにより、容易に流量計の
測定感度を高くすることができる。
ては、超音波の減衰量が小さい材料を用いれば特に制限
はない。例えば、従来の楔型超音波伝搬材を形成する材
料から第二超音波伝搬材１７を形成し、第二超音波伝搬
材より超音波の減衰量が相対的に小さい材料から第一超
音波伝搬材１６を形成することにより、容易に流量計の
測定感度を高くすることができる。
【００４０】このように、楔形超音波伝搬材を上記のよ
うな構成とすることにより、第一超音波伝搬材について
は、超音波の減衰量のみに注目して材料の選定ができ、
一方、第二超音波伝搬材については、音波伝搬速度のみ
に注目して材料の選定ができる。従って楔形超音波伝搬
材を形成する材料の選定が容易となり、測定感度の高い
流量計を容易に得ることができる。
うな構成とすることにより、第一超音波伝搬材について
は、超音波の減衰量のみに注目して材料の選定ができ、
一方、第二超音波伝搬材については、音波伝搬速度のみ
に注目して材料の選定ができる。従って楔形超音波伝搬
材を形成する材料の選定が容易となり、測定感度の高い
流量計を容易に得ることができる。
【００４１】また、第一超音波伝搬材を形成する材料と
しては、繊維強化樹脂材を用いることが好ましい。本発
明者の研究により、繊維強化樹脂材が、特に、繊維の長
さ方向に垂直な方向に伝搬する超音波を減衰させ難い材
料であることがわかった。繊維強化樹脂材は、樹脂材料
シート中に複数本の高弾性繊維がシート平面に沿って平
行に整列配置された構成の繊維強化樹脂シートが複数枚
積層一体化された構成を有する。一般に、超音波は、媒
質中を縦波として伝搬するが、媒質が固体の場合には、
その一部が横波となり減衰することが知られている。繊
維強化樹脂材が、繊維の長さ方向に垂直な方向に伝搬す
る超音波を減衰させ難い理由は、繊維強化樹脂材の内部
に、振動を抑制する高弾性繊維が間欠的に整列配置して
いるために、繊維強化樹脂の内部を伝搬する横波が励起
され難いためと推測される。
しては、繊維強化樹脂材を用いることが好ましい。本発
明者の研究により、繊維強化樹脂材が、特に、繊維の長
さ方向に垂直な方向に伝搬する超音波を減衰させ難い材
料であることがわかった。繊維強化樹脂材は、樹脂材料
シート中に複数本の高弾性繊維がシート平面に沿って平
行に整列配置された構成の繊維強化樹脂シートが複数枚
積層一体化された構成を有する。一般に、超音波は、媒
質中を縦波として伝搬するが、媒質が固体の場合には、
その一部が横波となり減衰することが知られている。繊
維強化樹脂材が、繊維の長さ方向に垂直な方向に伝搬す
る超音波を減衰させ難い理由は、繊維強化樹脂材の内部
に、振動を抑制する高弾性繊維が間欠的に整列配置して
いるために、繊維強化樹脂の内部を伝搬する横波が励起
され難いためと推測される。
【００４２】第一超音波伝搬材１６を繊維強化樹脂材か
ら形成する場合、超音波振動子１２から楔形超音波伝搬
材１３に付与された超音波が、超音波振動子装着斜面１
５に対して垂直な方向に伝搬するように、高弾性繊維２
０の長さ方向は、斜面１５（超音波振動子１２の振動
面）と平行な方向に整列配置させる。このように高弾性
繊維を整列配置することにより、超音波振動子の、高弾
性繊維の長さ方向に沿った振動の励起が抑えられ、繊維
に垂直な方向に指向性に優れる超音波が送信できる。超
音波振動子と繊維強化樹脂材の積層体における、超音波
の伝搬方向の制御については、特開平７−２８４１９８
号公報に詳しく記載されている。第一超音波伝搬材１６
は、市販の繊維強化樹脂材を切削加工して形成すること
ができる。
ら形成する場合、超音波振動子１２から楔形超音波伝搬
材１３に付与された超音波が、超音波振動子装着斜面１
５に対して垂直な方向に伝搬するように、高弾性繊維２
０の長さ方向は、斜面１５（超音波振動子１２の振動
面）と平行な方向に整列配置させる。このように高弾性
繊維を整列配置することにより、超音波振動子の、高弾
性繊維の長さ方向に沿った振動の励起が抑えられ、繊維
に垂直な方向に指向性に優れる超音波が送信できる。超
音波振動子と繊維強化樹脂材の積層体における、超音波
の伝搬方向の制御については、特開平７−２８４１９８
号公報に詳しく記載されている。第一超音波伝搬材１６
は、市販の繊維強化樹脂材を切削加工して形成すること
ができる。
【００４３】高弾性繊維２０が整列配置する方向は、楔
形超音波伝搬材１３の斜面（超音波振動子の振動面）に
平行であれば特に制限は無いが、製造のし易さ、コスト
の面で、前記の斜面１５に平行な、一方向または二方向
に整列配置させることが好ましい。
形超音波伝搬材１３の斜面（超音波振動子の振動面）に
平行であれば特に制限は無いが、製造のし易さ、コスト
の面で、前記の斜面１５に平行な、一方向または二方向
に整列配置させることが好ましい。
【００４４】楔形超音波伝搬材１３の斜面１５に平行な
一方向のみに高弾性繊維２０を整列配置させる場合は、
図１に示すように、高弾性繊維２０の長さ方向を楔形超
音波伝搬材１３の底面１４に投影した線と、斜面１５の
法線を前記の底面に投影した線とが平行であることが好
ましい。高弾性繊維を斜面１５に平行な一方向のみに整
列配置した場合、（斜面と平行で）高弾性繊維と直交す
る方向には、高弾性繊維による制振効果が小さいため
に、若干の振動の励起を生じてノイズの原因となる場合
がある。このような振動の励起があった場合にも、図１
に示すように高弾性繊維２０を整列配置すると、励起さ
れた振動による音波は、伝搬方向が楔形超音波伝搬材１
３の側面に垂直な方向であるために、管状体６には伝搬
し難い。逆に、高弾性繊維を、斜面１５と平行で、側面
に垂直な一方向に整列配置すると、（斜面と平行で）高
弾性繊維と直交する方向に励起された振動による音波
は、伝搬方向が、先の場合の繊維の長さ方向と同方向と
なり、管状体に伝播してノイズとなり、測定感度を低下
させる場合がある。
一方向のみに高弾性繊維２０を整列配置させる場合は、
図１に示すように、高弾性繊維２０の長さ方向を楔形超
音波伝搬材１３の底面１４に投影した線と、斜面１５の
法線を前記の底面に投影した線とが平行であることが好
ましい。高弾性繊維を斜面１５に平行な一方向のみに整
列配置した場合、（斜面と平行で）高弾性繊維と直交す
る方向には、高弾性繊維による制振効果が小さいため
に、若干の振動の励起を生じてノイズの原因となる場合
がある。このような振動の励起があった場合にも、図１
に示すように高弾性繊維２０を整列配置すると、励起さ
れた振動による音波は、伝搬方向が楔形超音波伝搬材１
３の側面に垂直な方向であるために、管状体６には伝搬
し難い。逆に、高弾性繊維を、斜面１５と平行で、側面
に垂直な一方向に整列配置すると、（斜面と平行で）高
弾性繊維と直交する方向に励起された振動による音波
は、伝搬方向が、先の場合の繊維の長さ方向と同方向と
なり、管状体に伝播してノイズとなり、測定感度を低下
させる場合がある。
【００４５】楔形超音波伝搬材１３の斜面１５に平行な
二方向に高弾性繊維２０を整列配置させる場合は、楔形
超音波伝搬材１３を、複数枚の繊維強化樹脂シートが、
隣接する各シート内の高弾性繊維の整列方向が互いに直
交をなすように交互に積層され、一体化された構成とす
ることが好ましい。
二方向に高弾性繊維２０を整列配置させる場合は、楔形
超音波伝搬材１３を、複数枚の繊維強化樹脂シートが、
隣接する各シート内の高弾性繊維の整列方向が互いに直
交をなすように交互に積層され、一体化された構成とす
ることが好ましい。
【００４６】超音波振動子の振動面に沿った方向の振動
の励起を抑制するため、高弾性繊維２０の長さ方向の引
張弾性率は、５０ＧＰａ以上であることが好ましく、１
００ＧＰａ以上であることがより好ましい。高弾性繊維
の例としては、炭素繊維、炭化ケイ素繊維、ナイロン繊
維、ポリアミド繊維、およびアラミド繊維などが挙げら
れ、炭素繊維もしくは炭化ケイ素繊維を用いることが好
ましい。また、繊維強化樹脂シートの樹脂材料２１の例
としては、エポキシ樹脂、ナイロン樹脂、ポリイミド樹
脂、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、フェノ
ール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、
ポリカーボネート樹脂、およびポリアミドイミド樹脂な
どが挙げられ、エポキシ樹脂を用いることが好ましい。
の励起を抑制するため、高弾性繊維２０の長さ方向の引
張弾性率は、５０ＧＰａ以上であることが好ましく、１
００ＧＰａ以上であることがより好ましい。高弾性繊維
の例としては、炭素繊維、炭化ケイ素繊維、ナイロン繊
維、ポリアミド繊維、およびアラミド繊維などが挙げら
れ、炭素繊維もしくは炭化ケイ素繊維を用いることが好
ましい。また、繊維強化樹脂シートの樹脂材料２１の例
としては、エポキシ樹脂、ナイロン樹脂、ポリイミド樹
脂、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、フェノ
ール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、
ポリカーボネート樹脂、およびポリアミドイミド樹脂な
どが挙げられ、エポキシ樹脂を用いることが好ましい。
【００４７】第二超音波伝搬材１７は、弾性材料もしく
は可塑性材料から形成する。弾性材料もしくは可塑性材
料としては、前記のように、管状体を形成する材料の音
波伝搬速度を考慮して、適切な音波伝搬速度を示す材料
が選択される。そして、弾性材料もしくは可塑性材料の
音波伝搬速度の値と、管状体の音波伝搬速度の値の差は
小さいほうが好ましい。簡便には、第二超音波伝搬材
は、管状体を形成する材料と同一の材料から形成するこ
とができる。弾性材料の例としては、金属材料、樹脂材
料、およびゲル状の弾性材料などが挙げられる。金属材
料の例としては、一般に管状体の形成に用いられる、
鉄、ステンレススチールなどの金属材料が挙げられる。
樹脂材料の例としては、一般に管状体の形成に用いられ
る、塩化ビニル樹脂およびフッ素樹脂、そして、従来の
楔形超音波伝搬材の形成に用いられる、エポキシ樹脂、
アクリル樹脂などが挙げられる。ゲル状の弾性材料に
は、軟質エラストマーが含まれる。ゲル状の弾性材料の
例としては、シリコーンゲル、ポリウレタンゲル、ポリ
ウレタンエラストマーなどが挙げられる。可塑性材料の
例としては、グリースが挙げられる。
は可塑性材料から形成する。弾性材料もしくは可塑性材
料としては、前記のように、管状体を形成する材料の音
波伝搬速度を考慮して、適切な音波伝搬速度を示す材料
が選択される。そして、弾性材料もしくは可塑性材料の
音波伝搬速度の値と、管状体の音波伝搬速度の値の差は
小さいほうが好ましい。簡便には、第二超音波伝搬材
は、管状体を形成する材料と同一の材料から形成するこ
とができる。弾性材料の例としては、金属材料、樹脂材
料、およびゲル状の弾性材料などが挙げられる。金属材
料の例としては、一般に管状体の形成に用いられる、
鉄、ステンレススチールなどの金属材料が挙げられる。
樹脂材料の例としては、一般に管状体の形成に用いられ
る、塩化ビニル樹脂およびフッ素樹脂、そして、従来の
楔形超音波伝搬材の形成に用いられる、エポキシ樹脂、
アクリル樹脂などが挙げられる。ゲル状の弾性材料に
は、軟質エラストマーが含まれる。ゲル状の弾性材料の
例としては、シリコーンゲル、ポリウレタンゲル、ポリ
ウレタンエラストマーなどが挙げられる。可塑性材料の
例としては、グリースが挙げられる。
【００４８】また、楔形超音波伝搬材１３の底面１４
が、管状体６の外周面と密着するように、第二超音波伝
搬材１７の、第一超音波伝搬材１６に接する表面とは逆
側の面（楔形超音波伝搬材の底面１４）を凹状に加工す
ることも好ましい。ただし、第二超音波伝搬材１７を金
属や樹脂材料などの弾性材料から形成する場合、前記の
面を曲面に加工することは手間がかかるため、第二超音
波伝搬材１７は、ゲル状の弾性材料もしくは可塑性材料
から形成することが好ましい。ゲル状の弾性材料として
は、ポリウレタンゲルを用いることが好ましい。可塑性
材料としては、グリースを用いることが好ましい。第二
超音波伝搬材を、グリースなどの可塑性材料から形成す
る場合、管状体６に可塑性材料を厚めに塗布して、可塑
性材料の上から超音波振動子が備えられた第一超音波伝
搬材を押し付けることにより、簡便に超音波送受信器を
形成することができる。
が、管状体６の外周面と密着するように、第二超音波伝
搬材１７の、第一超音波伝搬材１６に接する表面とは逆
側の面（楔形超音波伝搬材の底面１４）を凹状に加工す
ることも好ましい。ただし、第二超音波伝搬材１７を金
属や樹脂材料などの弾性材料から形成する場合、前記の
面を曲面に加工することは手間がかかるため、第二超音
波伝搬材１７は、ゲル状の弾性材料もしくは可塑性材料
から形成することが好ましい。ゲル状の弾性材料として
は、ポリウレタンゲルを用いることが好ましい。可塑性
材料としては、グリースを用いることが好ましい。第二
超音波伝搬材を、グリースなどの可塑性材料から形成す
る場合、管状体６に可塑性材料を厚めに塗布して、可塑
性材料の上から超音波振動子が備えられた第一超音波伝
搬材を押し付けることにより、簡便に超音波送受信器を
形成することができる。
【００４９】また、楔形超音波伝搬材１３と管状体６と
の間に空気（隙間）が存在すると、空気の音響インピー
ダンスが小さいために、超音波が楔型超音波伝搬材と空
気の界面で反射してしまうため、楔型超音波伝搬材１３
と管状体６との隙間には、接触媒質を充填することが好
ましい。管状体６の外周面上に接触媒質を塗布してから
超音波送受信器１１を管状体６に押し付けることで、前
記の隙間に接触媒質を充填することができる。このよう
な、超音波の伝搬経路から空気を排除するために用いる
接触媒質としては、公知の材料を用いることができる。
接触媒質としては、気泡が残りにくい液体またはペース
ト状の材料が用いられ、一般には、水、油、水ガラス、
グリース、ワセリンなどが用いられる。超音波送受信器
を管状体に固定して、継続的に流体の流量を測定する場
合には、接触媒質としてはグリースを用いることが好ま
しい。また、接触媒質として液状の高分子材料を用いる
こともできる。なお、前記の様に、第二超音波伝搬材を
可塑性材料から形成する場合には、接触媒質は用いなく
てもよい。
の間に空気（隙間）が存在すると、空気の音響インピー
ダンスが小さいために、超音波が楔型超音波伝搬材と空
気の界面で反射してしまうため、楔型超音波伝搬材１３
と管状体６との隙間には、接触媒質を充填することが好
ましい。管状体６の外周面上に接触媒質を塗布してから
超音波送受信器１１を管状体６に押し付けることで、前
記の隙間に接触媒質を充填することができる。このよう
な、超音波の伝搬経路から空気を排除するために用いる
接触媒質としては、公知の材料を用いることができる。
接触媒質としては、気泡が残りにくい液体またはペース
ト状の材料が用いられ、一般には、水、油、水ガラス、
グリース、ワセリンなどが用いられる。超音波送受信器
を管状体に固定して、継続的に流体の流量を測定する場
合には、接触媒質としてはグリースを用いることが好ま
しい。また、接触媒質として液状の高分子材料を用いる
こともできる。なお、前記の様に、第二超音波伝搬材を
可塑性材料から形成する場合には、接触媒質は用いなく
てもよい。
【００５０】次に、本発明の超音波送受信器の別の態様
について説明する。図２は、本発明の超音波送受信器の
別の一例の構成を示す斜視図である。図２に示す超音波
送受信器１１は、楔形超音波伝搬材１３の形状が異なる
以外は、図１に示した超音波送受信器と同様の構成であ
る。超音波を、超音波振動子装着斜面に垂直に伝搬させ
るためには、図１に示した構成の楔型超音波伝搬材の形
状で十分であるが、図２に示すように、第一超音波伝搬
材１６の上側に、水平面を設けることが好ましい。この
ような水平面に、超音波送受信器を固定するためのボル
ト穴２２を設けることで、超音波送受信器１１の管状体
６の外周面に対する位置を、ボルトを用いて容易に固定
できる。具体的な固定の方法については、後述する。ま
た、このような第一超音波伝搬材１６の一例の構成の具
体的な寸法（単位：ｍｍ）を、図３に記載する。図３に
おいて、図（ａ）は、第一超音波伝搬材１６の側面図で
あり、そして図（ｂ）は、背面図である。
について説明する。図２は、本発明の超音波送受信器の
別の一例の構成を示す斜視図である。図２に示す超音波
送受信器１１は、楔形超音波伝搬材１３の形状が異なる
以外は、図１に示した超音波送受信器と同様の構成であ
る。超音波を、超音波振動子装着斜面に垂直に伝搬させ
るためには、図１に示した構成の楔型超音波伝搬材の形
状で十分であるが、図２に示すように、第一超音波伝搬
材１６の上側に、水平面を設けることが好ましい。この
ような水平面に、超音波送受信器を固定するためのボル
ト穴２２を設けることで、超音波送受信器１１の管状体
６の外周面に対する位置を、ボルトを用いて容易に固定
できる。具体的な固定の方法については、後述する。ま
た、このような第一超音波伝搬材１６の一例の構成の具
体的な寸法（単位：ｍｍ）を、図３に記載する。図３に
おいて、図（ａ）は、第一超音波伝搬材１６の側面図で
あり、そして図（ｂ）は、背面図である。
【００５１】前述のように、クランプオン型超音波流量
計には、伝搬時間差式、ドップラー式のように多くの種
類があり、用いられる超音波送受信器の数も様々であ
る。クランプオン型超音波流量計については、「流量計
測ＡｔｏＺ」（日本計量機器工業連合会編、第８章、１
９９５）に詳しく記載がある。本発明の超音波送受信器
は、様々な種類のクランプオン型超音波流量計のいずれ
にも好ましく用いることができる。図４に、本発明の超
音波送受信器を用いたＶ式のクランプオン型超音波流量
計の一例の構成の断面図を、図５に、Ｚ式のクランプオ
ン型超音波流量計の一例の構成の断面図を示す。図４お
よび図５に示すクランプオン型超音波流量計は、いずれ
も伝搬時間差式の流量計である。Ｚ式、Ｖ式とは、流体
中での超音波の伝搬経路９の形状から命名されている。
Ｖ式のクランプオン型超音波流量計は、Ｚ式に比べて、
超音波伝搬経路９が長いために測定感度が高く、管状体
６を挟んで超音波送受信器を配置する必要がないために
設置が容易であるという利点がある。
計には、伝搬時間差式、ドップラー式のように多くの種
類があり、用いられる超音波送受信器の数も様々であ
る。クランプオン型超音波流量計については、「流量計
測ＡｔｏＺ」（日本計量機器工業連合会編、第８章、１
９９５）に詳しく記載がある。本発明の超音波送受信器
は、様々な種類のクランプオン型超音波流量計のいずれ
にも好ましく用いることができる。図４に、本発明の超
音波送受信器を用いたＶ式のクランプオン型超音波流量
計の一例の構成の断面図を、図５に、Ｚ式のクランプオ
ン型超音波流量計の一例の構成の断面図を示す。図４お
よび図５に示すクランプオン型超音波流量計は、いずれ
も伝搬時間差式の流量計である。Ｚ式、Ｖ式とは、流体
中での超音波の伝搬経路９の形状から命名されている。
Ｖ式のクランプオン型超音波流量計は、Ｚ式に比べて、
超音波伝搬経路９が長いために測定感度が高く、管状体
６を挟んで超音波送受信器を配置する必要がないために
設置が容易であるという利点がある。
【００５２】流体の移動に用いられる管状体を形成する
材料の例（括弧内に音波伝搬速度の値を示す）として
は、ステンレススチール（約５０００ｍ／秒）、塩化ビ
ニル樹脂（約２２００ｍ／秒）、もしくはフッ素樹脂
（約１２００ｍ／秒）などが挙げられる。一般に、音波
伝搬速度が特に小さい値を示す樹脂材料から形成された
管状体に対して、高感度の流量計を設計することは難し
い。これは、この様に音波伝搬速度が特に小さい材料
が、超音波の減衰量が大きい材料であった場合に、これ
に変えて、管状体と音波伝搬速度が近い値を示し、且つ
超音波の減衰量が小さい楔形超音波伝搬材形成用の材料
を探すことが難しいためである。このような、音波伝搬
速度が特に小さく、超音波の減衰量が大きい材料には、
上記に挙げた例のうちのフッ素樹脂が該当する。
材料の例（括弧内に音波伝搬速度の値を示す）として
は、ステンレススチール（約５０００ｍ／秒）、塩化ビ
ニル樹脂（約２２００ｍ／秒）、もしくはフッ素樹脂
（約１２００ｍ／秒）などが挙げられる。一般に、音波
伝搬速度が特に小さい値を示す樹脂材料から形成された
管状体に対して、高感度の流量計を設計することは難し
い。これは、この様に音波伝搬速度が特に小さい材料
が、超音波の減衰量が大きい材料であった場合に、これ
に変えて、管状体と音波伝搬速度が近い値を示し、且つ
超音波の減衰量が小さい楔形超音波伝搬材形成用の材料
を探すことが難しいためである。このような、音波伝搬
速度が特に小さく、超音波の減衰量が大きい材料には、
上記に挙げた例のうちのフッ素樹脂が該当する。
【００５３】本発明の超音波送受信器を用いた流量計
は、音波伝搬速度が小さい管状体の内部を流れる流体の
流量測定用に好ましく用いることができる。音波伝搬速
度が小さい管状体に対しては、第二超音波伝搬材は、１
０００〜２０００ｍ／秒の音波伝搬速度を示す弾性材料
もしくは可塑性材料から形成することが好まく、特にポ
リウレタンゲル（音波伝搬速度：約１４００ｍ／秒）ま
たはグリース（音波伝搬速度：約１５００ｍ／秒）を用
いることが好ましい。また、第二超音波伝搬材の音波伝
搬速度が、第一音波伝搬材の音波伝搬速度よりも小さい
ことが好ましい。第一超音波伝搬材を形成する材料とし
て、例えば、エポキシ樹脂と炭素繊維から構成される繊
維強化樹脂材を用いる場合、繊維強化樹脂材の音波伝搬
速度の値は、炭素繊維の長さ方向に垂直な方向で、３０
００ｍ／秒程度である。
は、音波伝搬速度が小さい管状体の内部を流れる流体の
流量測定用に好ましく用いることができる。音波伝搬速
度が小さい管状体に対しては、第二超音波伝搬材は、１
０００〜２０００ｍ／秒の音波伝搬速度を示す弾性材料
もしくは可塑性材料から形成することが好まく、特にポ
リウレタンゲル（音波伝搬速度：約１４００ｍ／秒）ま
たはグリース（音波伝搬速度：約１５００ｍ／秒）を用
いることが好ましい。また、第二超音波伝搬材の音波伝
搬速度が、第一音波伝搬材の音波伝搬速度よりも小さい
ことが好ましい。第一超音波伝搬材を形成する材料とし
て、例えば、エポキシ樹脂と炭素繊維から構成される繊
維強化樹脂材を用いる場合、繊維強化樹脂材の音波伝搬
速度の値は、炭素繊維の長さ方向に垂直な方向で、３０
００ｍ／秒程度である。
【００５４】本発明に従い、第一超音波伝搬材１６を繊
維強化樹脂材、そして第二超音波伝搬材１７をフッ素樹
脂から形成することで、フッ素樹脂製の管状体に対して
も測定感度の高い流量計が提供できる。また、フッ素樹
脂は超音波の減衰量が大きいため、第二超音波伝搬材
を、ゲル状の弾性材料から形成することがさらに好まし
く、ポリウレタンゲルから形成することが特に好まし
い。
維強化樹脂材、そして第二超音波伝搬材１７をフッ素樹
脂から形成することで、フッ素樹脂製の管状体に対して
も測定感度の高い流量計が提供できる。また、フッ素樹
脂は超音波の減衰量が大きいため、第二超音波伝搬材
を、ゲル状の弾性材料から形成することがさらに好まし
く、ポリウレタンゲルから形成することが特に好まし
い。
【００５５】次に、本発明のクランプオン型超音波流量
計について説明する。図６は、本発明のクランプオン型
超音波流量計の一例の構成を示す一部切欠き斜視図であ
る。本発明のクランプオン型超音波流量計は、基本的に
は一対の超音波送受信器と、それぞれの超音波送受信器
の管状体に対する位置を固定する手段からなる。図６に
示すように、本発明のクランプオン型超音波流量計は、
前記の本発明の超音波送受信器が一対（１１ａ及び１１
ｂ）、底面に開口を有する細長い形状のケース２３に、
各超音波送受信器の超音波振動子が装着された斜面が互
いに対向しないような位置関係で収容固定されてなる。
ケース２３は、ケース本体２４とケース蓋２５から構成
される。
計について説明する。図６は、本発明のクランプオン型
超音波流量計の一例の構成を示す一部切欠き斜視図であ
る。本発明のクランプオン型超音波流量計は、基本的に
は一対の超音波送受信器と、それぞれの超音波送受信器
の管状体に対する位置を固定する手段からなる。図６に
示すように、本発明のクランプオン型超音波流量計は、
前記の本発明の超音波送受信器が一対（１１ａ及び１１
ｂ）、底面に開口を有する細長い形状のケース２３に、
各超音波送受信器の超音波振動子が装着された斜面が互
いに対向しないような位置関係で収容固定されてなる。
ケース２３は、ケース本体２４とケース蓋２５から構成
される。
【００５６】管状体６の寸法（内径および外径）と材質
が予めわかれば、超音波送受信器１１ａと１１ｂの最適
な位置関係は算出できるので、超音波送受信器のそれぞ
れを、ケース蓋２５にボルト２６を用いて固定する。こ
のように予め一対の超音波送受信器間の位置関係を固定
しておくことで、既設の管状体（化学プラントの配管な
ど）にクランプオン型超音波流量計を装着する作業が容
易となる。
が予めわかれば、超音波送受信器１１ａと１１ｂの最適
な位置関係は算出できるので、超音波送受信器のそれぞ
れを、ケース蓋２５にボルト２６を用いて固定する。こ
のように予め一対の超音波送受信器間の位置関係を固定
しておくことで、既設の管状体（化学プラントの配管な
ど）にクランプオン型超音波流量計を装着する作業が容
易となる。
【００５７】流量計と管状体は、管状体６をケース２３
と流量計固定材２７により挟んで、ケース２３と流量計
固定材２７をねじ２８により締め付けることにより、簡
便且つ確実に固定することができる。流量計の管状体へ
の固定方法は、前記の方法に限定されず、ゴムバンドな
どを用いてケース本体２３と管状体６を締め付けて固定
してもよい。
と流量計固定材２７により挟んで、ケース２３と流量計
固定材２７をねじ２８により締め付けることにより、簡
便且つ確実に固定することができる。流量計の管状体へ
の固定方法は、前記の方法に限定されず、ゴムバンドな
どを用いてケース本体２３と管状体６を締め付けて固定
してもよい。
【００５８】管状体の寸法（内径および外径）や材質が
不明な場合などは、一対の超音波送受信器間の距離を、
流量計を管状体に装着する際に設定する必要がある。こ
のため、ケース蓋２５に、長穴２９を設けるなどして、
流量計を、超音波送受信器間の距離を任意に変更できる
構成とすることもできる。
不明な場合などは、一対の超音波送受信器間の距離を、
流量計を管状体に装着する際に設定する必要がある。こ
のため、ケース蓋２５に、長穴２９を設けるなどして、
流量計を、超音波送受信器間の距離を任意に変更できる
構成とすることもできる。
【００５９】本発明の超音波流量計は、第二超音波伝搬
材の音波伝搬速度よりも小さな音波伝搬速度を示す樹脂
材料製の管状体の内部を移動する流体の流量測定用とし
て好ましく用いることができる。また、前記のように、
本発明の超音波流量計は、音波伝搬速度が特に小さい
（概ね２０００／秒以下）値を示す樹脂材料製の管状体
の内部を移動する流体の流量測定用として好ましく用い
ることができ、フッ素樹脂製の管状体の内部を移動する
流体の流量測定用として特に好ましく用いることができ
る。
材の音波伝搬速度よりも小さな音波伝搬速度を示す樹脂
材料製の管状体の内部を移動する流体の流量測定用とし
て好ましく用いることができる。また、前記のように、
本発明の超音波流量計は、音波伝搬速度が特に小さい
（概ね２０００／秒以下）値を示す樹脂材料製の管状体
の内部を移動する流体の流量測定用として好ましく用い
ることができ、フッ素樹脂製の管状体の内部を移動する
流体の流量測定用として特に好ましく用いることができ
る。
【００６０】音波伝搬速度が特に小さい値を示す樹脂材
料製の管状体の内部を移動する流体の流量を測定する場
合には、楔形超音波伝搬材は、繊維強化樹脂材から形成
された第一超音波伝搬材、およびポリウレタンゲルから
構成された第二超音波伝搬材から構成されることが特に
好ましい。この構成の楔形超音波伝搬材の底面と斜面の
なす角度（即ち、管状体の外周の表面における超音波の
入射角）は、４０乃至７０度の範囲にあることが好まし
い。
料製の管状体の内部を移動する流体の流量を測定する場
合には、楔形超音波伝搬材は、繊維強化樹脂材から形成
された第一超音波伝搬材、およびポリウレタンゲルから
構成された第二超音波伝搬材から構成されることが特に
好ましい。この構成の楔形超音波伝搬材の底面と斜面の
なす角度（即ち、管状体の外周の表面における超音波の
入射角）は、４０乃至７０度の範囲にあることが好まし
い。
【００６１】繊維強化樹脂材とポリウレタンゲルから構
成された超音波伝搬材を用いた流量計を、ステンレスス
チール製管状体もしくはポリ塩化ビニル樹脂製の管状体
の内部を移動する流体の流量測定用とする場合には、前
記のようにスネルの法則を用いて、流体中における超音
波の伝搬距離が最大となるように、楔形超音波伝搬材の
底面と斜面のなす角度を設定すればよい。具体的には、
ステンレススチール製の管状体に対しては、楔形超音波
伝搬材の底面と斜面のなす角度を、５乃至２５度の範囲
に設定することが好ましい。また、ポリ塩化ビニル樹脂
製の管状体に対しては、楔形超音波伝搬材の底面と斜面
のなす角度を、２５乃至４５度の範囲に設定することが
好ましい。
成された超音波伝搬材を用いた流量計を、ステンレスス
チール製管状体もしくはポリ塩化ビニル樹脂製の管状体
の内部を移動する流体の流量測定用とする場合には、前
記のようにスネルの法則を用いて、流体中における超音
波の伝搬距離が最大となるように、楔形超音波伝搬材の
底面と斜面のなす角度を設定すればよい。具体的には、
ステンレススチール製の管状体に対しては、楔形超音波
伝搬材の底面と斜面のなす角度を、５乃至２５度の範囲
に設定することが好ましい。また、ポリ塩化ビニル樹脂
製の管状体に対しては、楔形超音波伝搬材の底面と斜面
のなす角度を、２５乃至４５度の範囲に設定することが
好ましい。
【００６２】また、化学プラントなどにおける既設の配
管が取り外し可能である場合には、予め管状体とクラン
プオン型超音波流量計とを一体化させた流量測定構造体
を用いることもできる。このような構成とすることで、
予め超音波送受信器の位置関係を精密に調整した（管状
体とクランプオン型超音波流量計が一体となった）流量
測定構造体と、既設の配管を交換するのみで、直ちに流
量の測定が可能となる。このような本発明の流量測定構
造体は、図６に示すように、ケース２３の長さ方向と管
状体６を、ケースの長手方向と管状体の長さ方向とが一
致するように固定することで得られる。このように固定
するためには、ケース２３と流量計固定材２７により管
状体６を挟み、ねじ２８などの固定手段により、ケース
２３と固定材２７とを締め付け固定すればよい。本発明
の流量測定構造体は、音波伝搬速度の小さい既設の配管
に対して好ましく用いることができる。このような場
合、本発明の流量測定構造体の管状体６としては、既設
の配管を形成する材料と対応させて、第二超音波伝搬材
の音波伝搬速度よりも小さな音波伝搬速度を示す樹脂材
料製の管状体、２０００ｍ／秒より小さな音波伝搬速度
を示す樹脂製の管状体、もしくはフッ素樹脂製の管状体
を好ましく用いることができる。
管が取り外し可能である場合には、予め管状体とクラン
プオン型超音波流量計とを一体化させた流量測定構造体
を用いることもできる。このような構成とすることで、
予め超音波送受信器の位置関係を精密に調整した（管状
体とクランプオン型超音波流量計が一体となった）流量
測定構造体と、既設の配管を交換するのみで、直ちに流
量の測定が可能となる。このような本発明の流量測定構
造体は、図６に示すように、ケース２３の長さ方向と管
状体６を、ケースの長手方向と管状体の長さ方向とが一
致するように固定することで得られる。このように固定
するためには、ケース２３と流量計固定材２７により管
状体６を挟み、ねじ２８などの固定手段により、ケース
２３と固定材２７とを締め付け固定すればよい。本発明
の流量測定構造体は、音波伝搬速度の小さい既設の配管
に対して好ましく用いることができる。このような場
合、本発明の流量測定構造体の管状体６としては、既設
の配管を形成する材料と対応させて、第二超音波伝搬材
の音波伝搬速度よりも小さな音波伝搬速度を示す樹脂材
料製の管状体、２０００ｍ／秒より小さな音波伝搬速度
を示す樹脂製の管状体、もしくはフッ素樹脂製の管状体
を好ましく用いることができる。
【００６３】
【発明の効果】本発明の超音波送受信器は、楔形超音波
伝搬材を形成する材料の選定が容易である。そして、本
発明の超音波送受信器においては、楔形超音波伝搬材の
内部における超音波の減衰量が小さい。このため、本発
明の超音波送受信器を用いることにより、高感度のクラ
ンプオン型超音波流量計を提供することができる。そし
て本発明の超音波送受信器を一対用いて構成されるクラ
ンプオン型超音波流量計は、超音波送受信器の位置関係
の設定が容易であり、流量計を簡単に管状体に装着でき
る。本発明のクランプオン型超音波流量計は、音波伝搬
速度の小さい管状体（特にフッ素樹脂製の管状体）の内
部を流れる流体の流量測定用として好ましく用いること
ができる。また、管状体とクランプオン型超音波流量計
とを一体化した本発明の流量測定構造体を用いることに
より、化学プラントなどにおける既設の配管と、流量測
定構造体を交換するのみで高感度の流量測定を行うこと
ができる。
伝搬材を形成する材料の選定が容易である。そして、本
発明の超音波送受信器においては、楔形超音波伝搬材の
内部における超音波の減衰量が小さい。このため、本発
明の超音波送受信器を用いることにより、高感度のクラ
ンプオン型超音波流量計を提供することができる。そし
て本発明の超音波送受信器を一対用いて構成されるクラ
ンプオン型超音波流量計は、超音波送受信器の位置関係
の設定が容易であり、流量計を簡単に管状体に装着でき
る。本発明のクランプオン型超音波流量計は、音波伝搬
速度の小さい管状体（特にフッ素樹脂製の管状体）の内
部を流れる流体の流量測定用として好ましく用いること
ができる。また、管状体とクランプオン型超音波流量計
とを一体化した本発明の流量測定構造体を用いることに
より、化学プラントなどにおける既設の配管と、流量測
定構造体を交換するのみで高感度の流量測定を行うこと
ができる。
【００６４】
【実施例】［比較例１］外径１インチのＰＴＦＥ（ポリ
テトラフルオロエチレン）製の管状体に水を流し、市販
のクランプオン型超音波流量計（東京計装（株）製）を
用いて、超音波の送受信を行った。Ｖ法により超音波が
送受信されるよう、一対の超音波送受信器を、管状体の
表面にグリースを介して配置した。送信側の超音波送受
信器の超音波振動子に電圧パルス（パルス幅０．５μ
ｓ、パルス高さ３０Ｖ）を印加して超音波を送信し、受
信側の超音波送受信器により超音波を受信した。受信側
の超音波送受信器において得られた電圧波形を、図７に
示す。図７の電圧波形において、横軸は時間、そして縦
軸は電圧を表す。得られた電圧波形の最大の振幅は、
２．０２Ｖであった。
テトラフルオロエチレン）製の管状体に水を流し、市販
のクランプオン型超音波流量計（東京計装（株）製）を
用いて、超音波の送受信を行った。Ｖ法により超音波が
送受信されるよう、一対の超音波送受信器を、管状体の
表面にグリースを介して配置した。送信側の超音波送受
信器の超音波振動子に電圧パルス（パルス幅０．５μ
ｓ、パルス高さ３０Ｖ）を印加して超音波を送信し、受
信側の超音波送受信器により超音波を受信した。受信側
の超音波送受信器において得られた電圧波形を、図７に
示す。図７の電圧波形において、横軸は時間、そして縦
軸は電圧を表す。得られた電圧波形の最大の振幅は、
２．０２Ｖであった。
【００６５】［実施例１］先ず、エポキシ樹脂と、炭素
繊維（繊維の長さ方向の引張弾性率２４０ＧＰａ）から
構成された繊維強化樹脂材を切削加工して、図２に示す
形状の第一超音波伝搬材を作製した。次に、二液硬化型
のポリウレタンゲルを型枠に流し込んだ後に常温硬化さ
せて、図２に示す形状の第二超音波伝搬材を作製した。
第二超音波伝搬材の第一超音波伝搬材に接する面とは逆
の面は、管状体の外周面と密着するように凹状に湾曲し
た形状とした。得られた第一超音波伝搬材と第二超音波
伝搬材を貼り合わせて楔形超音波伝搬材を作製した。そ
して楔形超音波伝搬材の斜面に、ジルコン酸チタン酸鉛
系の市販の超音波振動子（直径１０ｍｍ、厚さ１ｍｍ）
を装着した。この様にして、図２に示す構成の超音波送
受信器を作製した。
繊維（繊維の長さ方向の引張弾性率２４０ＧＰａ）から
構成された繊維強化樹脂材を切削加工して、図２に示す
形状の第一超音波伝搬材を作製した。次に、二液硬化型
のポリウレタンゲルを型枠に流し込んだ後に常温硬化さ
せて、図２に示す形状の第二超音波伝搬材を作製した。
第二超音波伝搬材の第一超音波伝搬材に接する面とは逆
の面は、管状体の外周面と密着するように凹状に湾曲し
た形状とした。得られた第一超音波伝搬材と第二超音波
伝搬材を貼り合わせて楔形超音波伝搬材を作製した。そ
して楔形超音波伝搬材の斜面に、ジルコン酸チタン酸鉛
系の市販の超音波振動子（直径１０ｍｍ、厚さ１ｍｍ）
を装着した。この様にして、図２に示す構成の超音波送
受信器を作製した。
【００６６】繊維強化樹脂材の高弾性繊維は、図２に示
すように楔形超音波伝搬材の斜面（超音波振動子の振動
面）に平行な一方向に整列配置させた。また、楔形超音
波伝搬材の底面と斜面のなす角度（即ち管状体の外周面
における超音波の入射角）は、６０度であった。
すように楔形超音波伝搬材の斜面（超音波振動子の振動
面）に平行な一方向に整列配置させた。また、楔形超音
波伝搬材の底面と斜面のなす角度（即ち管状体の外周面
における超音波の入射角）は、６０度であった。
【００６７】作製した超音波送受信器を一対用いる以外
は比較例１と同様にして、超音波の送受信を行った。受
信側の超音波送受信器で得られた電圧波形を、図８に示
す。図８の電圧波形において、横軸は時間、そして縦軸
は電圧を表す。得られた電圧波形の最大の振幅は、２．
９４Ｖであった。
は比較例１と同様にして、超音波の送受信を行った。受
信側の超音波送受信器で得られた電圧波形を、図８に示
す。図８の電圧波形において、横軸は時間、そして縦軸
は電圧を表す。得られた電圧波形の最大の振幅は、２．
９４Ｖであった。
【００６８】従って、送信側の超音波振動子に同じ電圧
パルスを印加して超音波を送信した場合、受信側の超音
波送受信器の超音波振動子から出力される電圧値は、従
来の流量計の１．４倍以上であり、本発明の超音波送受
信器を用いたクランプオン型超音波流量計の測定感度は
非常に高いことがわかる。
パルスを印加して超音波を送信した場合、受信側の超音
波送受信器の超音波振動子から出力される電圧値は、従
来の流量計の１．４倍以上であり、本発明の超音波送受
信器を用いたクランプオン型超音波流量計の測定感度は
非常に高いことがわかる。
【図１】本発明の超音波送受信器の一例の構成を示す斜
視図である。
視図である。
【図２】本発明の超音波送受信器の別の一例の構成を示
す斜視図である。
す斜視図である。
【図３】図２に示す楔型超音波伝搬材の一例の構成の寸
法を示す図である。
法を示す図である。
【図４】本発明の超音波送受信器を用いたＺ式のクラン
プオン型超音波流量計の一例の構成を示す断面図であ
る。
プオン型超音波流量計の一例の構成を示す断面図であ
る。
【図５】本発明の超音波送受信器を用いたＶ式のクラン
プオン型超音波流量計の一例の構成を示す断面図である
プオン型超音波流量計の一例の構成を示す断面図である
【図６】本発明のクランプオン型超音波流量計の一例の
構成を示す一部切欠き斜視図である。
構成を示す一部切欠き斜視図である。
【図７】比較例１において、受信側の超音波送受信器か
ら出力された電圧波形を示す図である。
ら出力された電圧波形を示す図である。
【図８】実施例１において、受信側の超音波送受信器か
ら出力された電圧波形を示す図である。
ら出力された電圧波形を示す図である。
【図９】従来のクランプオン型超音波流量計の一例の構
成を示す断面図である。
成を示す断面図である。
【図１０】管状体の外周面及び内周面のそれぞれにおけ
る超音波の伝搬経路を説明する図である。
る超音波の伝搬経路を説明する図である。
１、１ａ、１ｂ 超音波送受信器 ２、２ａ、２ｂ 超音波振動子 ３、３ａ、３ｂ 楔形超音波伝搬材 ４、４ａ、４ｂ 底面 ５、５ａ、５ｂ 斜面 ６ 管状体 ７ 流体 ９ 超音波の伝搬経路の例 ９ａ、９ｂ 超音波の伝搬方向を示す矢印 １１、１１ａ、１１ｂ 超音波送受信器 １２、１２ａ、１２ｂ 超音波振動子 １３、１３ａ、１３ｂ 楔形超音波伝搬材 １４ 楔形超音波伝搬材の底面 １５ 斜面 １６ 第一超音波伝搬材 １７ 第二超音波伝搬材 １８ 第一超音波伝搬材の底面 １９ 楔形超音波伝搬材の斜面に平行な面 ２０ 高弾性繊維 ２１ 樹脂 ２２ ボルト穴 ２３ ケース ２４ ケース本体 ２５ ケース蓋 ２６ ボルト ２７ 流量計固定材 ２８ ねじ ２９ 長穴 ３０ リード線 ３１ ねじ
Claims (16)
- 【請求項１】 超音波振動子が、底面と該底面に対して
鋭角をなす少なくとも一つの斜面を備えた楔型超音波伝
搬材の該斜面に装着されてなる超音波送受信器であっ
て、該超音波伝搬材が、超音波振動子から超音波伝搬材
に付与された超音波が、超音波振動子装着斜面に対して
垂直な方向に伝搬するように構成され、かつ底面に超音
波振動子装着斜面と平行な複数の表面が整列形成された
第一超音波伝搬材、及び第一超音波伝搬材の底面に密着
状態で付設された、弾性材料もしくは可塑性材料からな
る第二超音波伝搬材を含むことを特徴とする超音波送受
信器。 - 【請求項２】 第一超音波伝搬材が、樹脂材料シート中
に複数本の高弾性繊維がシート平面に沿って平行に整列
配置された構成の繊維強化樹脂シートが複数枚積層一体
化された構成にあることを特徴とする請求項１に記載の
超音波送受信器。 - 【請求項３】 第一超音波伝搬材が、複数枚の繊維強化
樹脂シートが、隣接する各シート内の高弾性繊維の整列
方向が互いに直角をなすように交互に積層一体化された
構成をなしている請求項２に記載の超音波送受信器。 - 【請求項４】 繊維強化樹脂シートの高弾性繊維の長さ
方向の引張弾性率が５０ＧＰａ以上である請求項２もし
くは３に記載の超音波送受信器。 - 【請求項５】 繊維強化樹脂シートの高弾性繊維が炭素
繊維である請求項４に記載の超音波送受信器。 - 【請求項６】 第二超音波伝搬材の、第一超音波伝搬材
に接する表面とは逆側の表面が凹状に湾曲している請求
項１に記載の超音波送受信器。 - 【請求項７】 第二超音波伝搬材が１０００〜２０００
ｍ／秒の音波伝搬速度を示す弾性材料から形成されてい
る請求項１に記載の超音波送受信器。 - 【請求項８】 第二超音波伝搬材の音波伝搬速度が第一
超音波伝搬材の音波伝搬速度よりも小さくされている請
求項１に記載の超音波送受信器。 - 【請求項９】 第二超音波伝搬材が、ポリウレタンゲル
から形成されている請求項１及び６乃至８のうちのいず
れかの項に記載の超音波送受信器。 - 【請求項１０】 請求項１乃至９のうちのいずれかの項
に記載の超音波送受信器が一対、底面に開口を有する細
長い形状のケースに、各超音波送受信器の超音波振動子
が装着された斜面が互いに対向しないような位置関係で
収容固定されてなるクランプオン型超音波流量計。 - 【請求項１１】 請求項１乃至９のうちのいずれかの項
に記載の超音波送受信器が一対、底面に開口を有する細
長い形状のケースに、各超音波送受信器の超音波振動子
が装着された斜面が互いに対向しないような位置関係に
あり、かつ超音波送受信器間の距離を任意に変えること
ができるように収容されてなるクランプオン型超音波流
量計。 - 【請求項１２】 第二超音波伝搬材の音波伝搬速度より
も小さな音波伝搬速度を示す樹脂材料製の管状体の内部
を移動する流体の流量測定用である請求項１０もしくは
１１に記載のクランプオン型超音波流量計。 - 【請求項１３】 フッ素樹脂製管状体の内部を移動する
流体の流量測定用である請求項１０もしくは１１に記載
のクランプオン型超音波流量計。 - 【請求項１４】 内部を流体が移動する管状体に請求項
１０もしくは１１に記載のクランプオン型超音波流量計
が、そのケースの長さ方向と管状体の長さ方向とが一致
するように装着固定されてなる流量測定構造体。 - 【請求項１５】 第二超音波伝搬材の音波伝搬速度より
も小さな音波伝搬速度を示す樹脂材料製の、内部を流体
が移動する管状体に請求項１２に記載のクランプオン型
超音波流量計が、そのケースの長さ方向と管状体の長さ
方向とが一致するように装着固定されてなる流量測定構
造体。 - 【請求項１６】 内部を流体が移動するフッ素樹脂製管
状体に請求項１３に記載のクランプオン型超音波流量計
が、そのケースの長さ方向と管状体の長さ方向とが一致
するように装着固定されてなる流量測定構造体。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001283136A JP4782327B2 (ja) | 2001-02-14 | 2001-09-18 | クランプオン型超音波流量計 |
| EP01131052A EP1235056A3 (en) | 2001-02-14 | 2001-12-31 | Clamp-on ultrasonic flowmeter |
| US10/041,502 US6715366B2 (en) | 2001-02-14 | 2002-01-10 | Clamp-on ultrasonic flowmeter |
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001079405 | 2001-02-14 | ||
| JP2001-79405 | 2001-02-14 | ||
| JP2001079405 | 2001-02-14 | ||
| JP2001283136A JP4782327B2 (ja) | 2001-02-14 | 2001-09-18 | クランプオン型超音波流量計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002318144A true JP2002318144A (ja) | 2002-10-31 |
| JP4782327B2 JP4782327B2 (ja) | 2011-09-28 |
Family
ID=26611594
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001283136A Expired - Fee Related JP4782327B2 (ja) | 2001-02-14 | 2001-09-18 | クランプオン型超音波流量計 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6715366B2 (ja) |
| EP (1) | EP1235056A3 (ja) |
| JP (1) | JP4782327B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007260401A (ja) * | 2006-03-29 | 2007-10-11 | Alcon Inc | 音響カップリング付カセットを有する外科手術用装置 |
| KR100780707B1 (ko) | 2007-02-07 | 2007-11-30 | 자인테크놀로지(주) | 초음파유량계 센서블록 |
| JP2015064237A (ja) * | 2013-09-24 | 2015-04-09 | Smc株式会社 | 超音波流量計 |
| CN109937348A (zh) * | 2016-10-19 | 2019-06-25 | 恩德斯+豪斯流量技术股份有限公司 | 用于超声流量测量装置的夹装式超声传感器、以及超声流量测量装置 |
| JP2019211120A (ja) * | 2018-05-31 | 2019-12-12 | パンパシフィック・カッパー株式会社 | 排ガスの洗浄冷却方法及び排ガスの洗浄冷却設備 |
Families Citing this family (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10258997A1 (de) | 2002-12-16 | 2004-06-24 | Endress + Hauser Flowtec Ag, Reinach | Vorrichtung zur Postionierung eines Clamp-On Durchflußmeßgeräts an einem Behältnis |
| DE10314916A1 (de) * | 2003-04-01 | 2004-10-21 | Endress + Hauser Flowtec Ag, Reinach | Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung des Volumen- und/oder Massenstroms eines Mediums |
| US20070151362A1 (en) * | 2003-12-26 | 2007-07-05 | Michitsugu Mori | Ultrasonic flowmeter, wedge for ultrasonic flowmeter, method for setting ultrasonic transmitting/receiving unit, and ultrasonic transmitting/receiving unit |
| US7185547B2 (en) * | 2004-07-09 | 2007-03-06 | Siemens Energy & Automation, Inc. | Extreme temperature clamp-on ultrasonic flowmeter transducer |
| DE102005052550B3 (de) * | 2005-11-02 | 2007-02-08 | Krohne Ag | Clamp-on-Meßgerät |
| DE102005057888A1 (de) * | 2005-12-02 | 2007-06-06 | Endress + Hauser Flowtec Ag | Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung des Volumen- oder Massendurchflusses eines Mediums durch eine Rohrleitung |
| DE102006000693A1 (de) * | 2006-01-02 | 2007-07-05 | Endress + Hauser Flowtec Ag | Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung des Volumen- oder des Massedurchflusses eines Mediums |
| DE102006012114A1 (de) * | 2006-03-14 | 2007-09-20 | Endress + Hauser Flowtec Ag | Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung des Volumen- oder des Massedurchflusses eines Mediums in einer Rohrleitung |
| US8343100B2 (en) | 2006-03-29 | 2013-01-01 | Novartis Ag | Surgical system having a non-invasive flow sensor |
| US8006570B2 (en) * | 2006-03-29 | 2011-08-30 | Alcon, Inc. | Non-invasive flow measurement |
| US7624651B2 (en) * | 2006-10-30 | 2009-12-01 | Expro Meters, Inc. | Apparatus and method for attenuating acoustic waves in pipe walls for clamp-on ultrasonic flow meter |
| DE102008002166A1 (de) * | 2008-06-03 | 2009-12-10 | Endress + Hauser Flowtec Ag | Messsystem zur Bestimmung und/oder Überwachung des Durchflusses eines Messmediums durch ein Messrohr |
| DE102008034411A1 (de) * | 2008-07-23 | 2010-01-28 | Endress + Hauser Flowtec Ag | Verfahren und Messsystem zur Bestimmung und/oder Überwachung des Durchflusses eines Messmediums durch ein Messrohr |
| DE102010046338B4 (de) * | 2010-05-29 | 2015-10-08 | Hydrometer Gmbh | Messrohr für einen Ultraschall-Durchflussmesser und Ultraschall-Durchflussmesser |
| CN102778511A (zh) * | 2011-05-13 | 2012-11-14 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种平板无损检测的超声导波换能器 |
| JP5995657B2 (ja) * | 2012-10-24 | 2016-09-21 | 旭有機材株式会社 | 超音波流量計製造方法及びこれにより製造した超音波流量計並びに超音波流量計を備える流体制御装置 |
| CN103537423B (zh) * | 2013-10-11 | 2016-05-11 | 新疆通奥油田技术服务有限公司 | 相控阵换能装置、石油钻铤螺纹检测装置及检测方法 |
| US10107786B2 (en) | 2014-02-04 | 2018-10-23 | General Electric Company | Ultrasonic flow meter clamp |
| WO2017219234A1 (en) * | 2016-06-21 | 2017-12-28 | Micro Motion, Inc. | A sensor assembly, sensor bracket, and tube ring for a vibratory conduit |
| GB2556904A (en) * | 2016-11-24 | 2018-06-13 | Univ Warwick | Ultrasonic clamp-on flow meter |
| USD851524S1 (en) | 2018-01-18 | 2019-06-18 | Norgas Metering Technologies, Inc. | Ultrasonic flow meter |
| JP6917929B2 (ja) * | 2018-03-14 | 2021-08-11 | 株式会社キーエンス | クランプオン式超音波流量センサ |
| GB2572802A (en) * | 2018-04-11 | 2019-10-16 | Disonics Ltd | Flowmeter |
| CN116734944B (zh) * | 2023-08-15 | 2023-11-14 | 福建省计量科学研究院（福建省眼镜质量检验站） | 一种探头固定装置、探头组件及管道外径测量方法 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5653889U (ja) * | 1979-10-03 | 1981-05-12 | ||
| JPS5941724U (ja) * | 1982-09-10 | 1984-03-17 | 富士電機株式会社 | 超音波流量計 |
| JPS60148926U (ja) * | 1984-03-14 | 1985-10-03 | 関西電力株式会社 | 超音波流量計 |
| JPH05227595A (ja) * | 1992-02-14 | 1993-09-03 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 超音波探触子 |
| JPH07284198A (ja) * | 1994-04-06 | 1995-10-27 | Yoshiro Tomikawa | 音響振動制御材料及びこれを用いた圧電振動子 |
| WO2000003207A1 (en) * | 1998-07-10 | 2000-01-20 | Panametrics, Inc. | Guided mode flow measurement system |
| JP2000304581A (ja) * | 1999-04-22 | 2000-11-02 | Fuji Electric Co Ltd | 超音波流量計 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4454767A (en) * | 1980-03-25 | 1984-06-19 | Fuji Electric Co., Ltd. | Ultrasonic metering device |
| US4598593A (en) * | 1984-05-14 | 1986-07-08 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Acoustic cross-correlation flowmeter for solid-gas flow |
| US5214343A (en) * | 1991-03-11 | 1993-05-25 | Joseph Baumoel | Fluoroether grease acoustic couplant |
| US5437194A (en) * | 1991-03-18 | 1995-08-01 | Panametrics, Inc. | Ultrasonic transducer system with temporal crosstalk isolation |
| JP3216769B2 (ja) * | 1995-03-20 | 2001-10-09 | 富士電機株式会社 | クランプオン型超音波流量計における温度圧力補償方法 |
| US6293156B1 (en) * | 1999-01-22 | 2001-09-25 | Panametrics, Inc. | Coherent multi-path flow measurement system |
-
2001
- 2001-09-18 JP JP2001283136A patent/JP4782327B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2001-12-31 EP EP01131052A patent/EP1235056A3/en not_active Withdrawn
-
2002
- 2002-01-10 US US10/041,502 patent/US6715366B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5653889U (ja) * | 1979-10-03 | 1981-05-12 | ||
| JPS5941724U (ja) * | 1982-09-10 | 1984-03-17 | 富士電機株式会社 | 超音波流量計 |
| JPS60148926U (ja) * | 1984-03-14 | 1985-10-03 | 関西電力株式会社 | 超音波流量計 |
| JPH05227595A (ja) * | 1992-02-14 | 1993-09-03 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 超音波探触子 |
| JPH07284198A (ja) * | 1994-04-06 | 1995-10-27 | Yoshiro Tomikawa | 音響振動制御材料及びこれを用いた圧電振動子 |
| WO2000003207A1 (en) * | 1998-07-10 | 2000-01-20 | Panametrics, Inc. | Guided mode flow measurement system |
| JP2000304581A (ja) * | 1999-04-22 | 2000-11-02 | Fuji Electric Co Ltd | 超音波流量計 |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007260401A (ja) * | 2006-03-29 | 2007-10-11 | Alcon Inc | 音響カップリング付カセットを有する外科手術用装置 |
| KR100780707B1 (ko) | 2007-02-07 | 2007-11-30 | 자인테크놀로지(주) | 초음파유량계 센서블록 |
| JP2015064237A (ja) * | 2013-09-24 | 2015-04-09 | Smc株式会社 | 超音波流量計 |
| CN109937348A (zh) * | 2016-10-19 | 2019-06-25 | 恩德斯+豪斯流量技术股份有限公司 | 用于超声流量测量装置的夹装式超声传感器、以及超声流量测量装置 |
| US11035708B2 (en) | 2016-10-19 | 2021-06-15 | Endress+Hauser Flowtec Ag | Clamp-on ultrasonic sensor having coupling element adapted for respective measuring tube |
| JP2019211120A (ja) * | 2018-05-31 | 2019-12-12 | パンパシフィック・カッパー株式会社 | 排ガスの洗浄冷却方法及び排ガスの洗浄冷却設備 |
| JP7132750B2 (ja) | 2018-05-31 | 2022-09-07 | パンパシフィック・カッパー株式会社 | 排ガスの洗浄冷却方法及び排ガスの洗浄冷却設備 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP1235056A3 (en) | 2004-02-25 |
| US20020108450A1 (en) | 2002-08-15 |
| US6715366B2 (en) | 2004-04-06 |
| JP4782327B2 (ja) | 2011-09-28 |
| EP1235056A2 (en) | 2002-08-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4782327B2 (ja) | クランプオン型超音波流量計 | |
| JP2003075219A (ja) | クランプオン型超音波流量計 | |
| US6615674B2 (en) | Clamp-on ultrasonic flowmeter | |
| US7373840B2 (en) | Ultrasonic flowmeter having a transmitting body fixed on the outer peripheral surface of the pipe | |
| JP5629265B2 (ja) | 超音波流量計 | |
| KR101730377B1 (ko) | 유량계 및 유량을 검출하기 위한 방법 | |
| JP5548834B1 (ja) | 超音波流量計 | |
| JPS6238355A (ja) | 面発生の容積探索信号をもちいて流体流量を測定するための方法および装置 | |
| KR101870461B1 (ko) | 초음파 변환기, 유량계 및 방법 | |
| KR20150141876A (ko) | 클램프온식 초음파 유량계 및 유량 계측 방법 | |
| JP3761399B2 (ja) | 超音波式流量測定器 | |
| CN114111927B (zh) | 一种适用于气体流量检测的高频超声波传感器 | |
| US20020124661A1 (en) | Apparatus for measuring flows | |
| KR101951533B1 (ko) | 초음파 유량계 | |
| JP3949982B2 (ja) | クランプオン型超音波流量計 | |
| JP2015230260A (ja) | 超音波流量計及び超音波流量計の取付方法 | |
| JPS61132822A (ja) | 超音波流量計 | |
| JP2002250644A (ja) | クランプオン形超音波流量計における超音波送受波器 | |
| JP2005077146A (ja) | 超音波流量計 | |
| JP2883057B2 (ja) | 超音波送受波器 | |
| JPH09287990A (ja) | 超音波流量計 | |
| JP6674252B2 (ja) | クランプオン形超音波流量計 | |
| JP3639570B2 (ja) | 超音波送受波器 | |
| JP2685590B2 (ja) | 超音波送受信装置 | |
| JPS61133821A (ja) | 超音波流量計 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080828 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20110603 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20110607 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20110707 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140715 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |