JP2005134212A - Ultrasonic sensor and ultrasonic flow measuring device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent leakage ultrasonic waves from spreading through a flow meter main body or a vortex generator. <P>SOLUTION: In an ultrasonic vortex flowmeter 10, an exciting force of a piezo-electric element 70 is transmitted to a diaphragm 72c, whereby ultrasonic waves are emitted into fluid, and the leakage ultrasonic waves spread to a holding member 39 through a cylindrical section 72a of a sensor holder 72 and a covering member 78. Each fluid in channels 18, 20 is supplied to a space 38c, whereby the diaphragm 72c and the covering member 78 are placed under the same pressure, and the strength of a conduit line 78b can be reduced. Therefore, the cross-section area of wall thickness of the conduit line 78b being perpendicular to the axis of the conduit line 78b is made smaller than the cross-section area of wall thickness of the cylindrical section 72a being perpendicular to the axis of the cylindrical section 72a. Thus, the ultrasonic waves leaking from the cylindrical section 72a is attenuated at the conduit line 78b in accordance with the reduced cross-section area. As a result, leakage sonic waves from the sensor holder 72 to a sensor mounting section 38 are decreased, and a sufficient S/N ratio is assured. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

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。   The present invention relates to an ultrasonic sensor and an ultrasonic flow measuring device that transmit ultrasonic waves into a fluid to be measured to detect Karman vortices generated downstream of the vortex generator and measure the flow rate of the fluid to be measured.

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。   Hereinafter, the prior art will be described using an ultrasonic vortex flowmeter as an example of an ultrasonic flow measuring device.

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。   Generally, in a conventional ultrasonic vortex flowmeter, a vortex generator extending in a direction perpendicular to the flow direction is provided in a flow path in which a fluid to be measured flows, and one set or Two sets of ultrasonic sensors are provided to detect Karman vortices generated downstream of the vortex generator. One set of ultrasonic sensors is provided in the flow path so as to face each other, one is a transmitting side that transmits ultrasonic waves, and the other is a receiving side that receives ultrasonic waves propagated in the fluid to be measured It becomes.

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。   In this type of ultrasonic vortex flowmeter, an ultrasonic reception signal propagated through a Karman vortex generated alternately in proportion to the flow velocity in the flow path, and an ultrasonic signal supplied to the transmission side. By comparing the phase with the transmission signal of the sound wave, the Doppler effect that the ultrasonic wave receives from the Karman vortex is detected as a sinusoidal phase modulation amount.

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。   In addition, in an ultrasonic vortex flowmeter using two sets of ultrasonic sensors, by comparing the phases of two ultrasonic signals that propagate the fluid from the opposite directions relative to the Karman vortex flow, Only the phase change received from the Karman vortex is extracted by canceling the influence of the sound velocity change of the fluid to be measured.

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。   The conventional ultrasonic vortex flowmeter configured as described above is theoretically configured to extract the Doppler effect received by the ultrasonic wave from the Karman vortex as a phase change, so that it is independent of the type of fluid being measured. Vortices can be detected.

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。   However, in the ultrasonic vortex flowmeter in which the ultrasonic sensor is provided in the pipe through which the fluid to be measured flows as described above, the ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic sensor on the transmission side generates the flowmeter main body (pipeline) and vortex generation. The signal is also transmitted to the body as leaked ultrasonic waves, and the reception-side ultrasonic sensor receives a combined signal in which the ultrasonic wave propagated through the fluid to be measured and the signal propagated through the pipeline are combined.

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。   Therefore, leaked ultrasonic waves propagated through the pipeline in the process of generating the flow rate pulse by receiving the above synthesized signal will be detected as noise, resulting in deterioration of the sensor S / N, due to missing pulses, etc. It may cause a decrease in measurement accuracy, or the low flow detection sensitivity may deteriorate.

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)。
特開2000−193502号公報
As means for solving such a problem, for example, a sensor holder in which a piezoelectric element is accommodated is inserted into cylindrical portions formed at both ends of the vortex generator, and a flange of the sensor holder and a flange of the cylindrical portion are arranged. There is an arrangement in which an elastic member (O-ring) is interposed between the two so that vibration due to the piezoelectric element does not propagate to the vortex generator (for example, see Patent Document 1).
JP 2000-193502 A

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。   As described above, the ultrasonic sensor mounting structure includes a piezoelectric element that vibrates the diaphragm at a predetermined cycle by a signal from the oscillator, and a sensor holder that houses the piezoelectric element. In order to ensure insulation of the ultrasonic propagation path between the flowmeter body holding the holder, an elastic body (O-ring, etc.) made of a rubber material is interposed between the sensor holder and the flowmeter body. Is held in a floating structure.

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。   In the floating structure in which the elastic body is interposed, since the ultrasonic wave propagated to the elastic O-ring is attenuated inside the elastic O-ring, the sound pressure of the ultrasonic wave leaking to the flowmeter body is low.

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。   However, the structure of the above publication has a property that an elastic body made of a rubber material is hardened at a low temperature, so that leakage of sound waves from the ultrasonic sensor to the main body increases, and there is a possibility that sufficient sensor S / N cannot be secured. is there.

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。   In addition, since the diaphragm of the ultrasonic sensor is a pressure receiving surface for the pressure of the fluid to be measured, the sensor holder must be firmly fastened to the flowmeter body so that it can withstand this pressure. The elasticity of the elastic body interposed between the sensor holder and the flow meter body decreases, and as a result, leakage of sound waves from the ultrasonic sensor to the main body may increase, making it impossible to secure a sufficient S / N ratio. There is.

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。
In addition, when the diameter of the flow meter (flow path inner diameter) is increased, the separation distance between the ultrasonic transmitter and the ultrasonic receiver is increased, and the propagation distance of the ultrasonic wave is increased correspondingly, resulting in a decrease in transmission / reception efficiency. There arises a problem that it is difficult to secure a sufficient S / N ratio.
Accordingly, an object of the present invention is to provide an ultrasonic sensor and an ultrasonic flow rate measuring apparatus that solve the above-described problems.

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。
The invention according to claim 1 is a piezoelectric element that vibrates by application of a voltage;
A sensor holder that houses the piezoelectric element;
In an ultrasonic sensor having
The sensor holder is
Storage for storing the piezoelectric element from a diaphragm that contacts the piezoelectric element, a cylindrical portion that is continuously formed on the diaphragm and covers the outer periphery of the piezoelectric element, and a closing member that closes the opening of the cylindrical portion A piezoelectric element housing portion in which a space is formed;
An internal space having a space portion penetrating in the axial direction for insertion of an electric wire for applying a voltage to the piezoelectric element, and one end of which is coupled to a closing member of the piezoelectric element housing portion;
Consists of
The cross-sectional area in the direction orthogonal to the axial direction of the wall thickness of the pipe line is set smaller than the cross-sectional area in the direction orthogonal to the axial direction of the wall thickness of the cylindrical portion.

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。
The invention according to claim 2 is a flow meter body in which a flow path through which a fluid to be measured flows is formed,
An ultrasonic transmitter for transmitting ultrasonic waves;
An ultrasonic receiver for receiving the ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic transmitter;
A holding member for fixing and holding the ultrasonic transmitter and the ultrasonic receiver to the flowmeter body;
In an ultrasonic flow measurement device for measuring the flow rate of the fluid to be measured flowing through the flow path based on the reception signal received by the ultrasonic receiver,
At least one of the ultrasonic transmitter and the ultrasonic receiver is:
A piezoelectric element that vibrates when a voltage is applied;
A sensor holder that houses the piezoelectric element;
An ultrasonic sensor having
The sensor holder is
A housing for housing the piezoelectric element from a diaphragm that contacts the piezoelectric element, a cylindrical portion that is continuously formed on the diaphragm and covers the outer periphery of the piezoelectric element, and a closing member that closes the opening of the cylindrical portion. A piezoelectric element housing portion in which a space is formed;
An internal space having a space portion penetrating in the axial direction so that an electric wire for applying a voltage to the piezoelectric element is inserted therein, one end of which is coupled to a closing member of the piezoelectric element housing portion;
Consists of
The cross-sectional area in the direction orthogonal to the axial direction of the wall thickness of the pipe line is set smaller than the cross-sectional area in the direction orthogonal to the axial direction of the wall thickness of the cylindrical portion.

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。
According to a third aspect of the present invention, the ultrasonic sensor is provided so as to be relatively displaceable with respect to the holding member, and is provided with a biasing member that biases the ultrasonic sensor in the separation direction with respect to the holding member. And providing a vortex generator perpendicular to the flow direction in the flow path,
The vortex generator has a passage communicating with the flow path of the flowmeter main body, and the ultrasonic wave receiver is in contact with the first mounting portion where the ultrasonic transmitter abuts in the middle of the passage. A second attachment portion that comes into contact is provided.

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。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a passage through which fluid can pass through the contact portion of the ultrasonic transmitter of the first attachment portion and the contact portion of the ultrasonic receiver of the second attachment portion. An annular member having the above is provided.

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。   The invention according to claim 5 is characterized in that an annular member having a passage through which a fluid can pass is provided on the outer periphery of the cylindrical portion of the ultrasonic transmitter and the ultrasonic receiver.

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。
The invention according to claim 6 is the ultrasonic flow measuring device according to claim 2,
An electric wire from a piezoelectric element housed in the sensor holder of the ultrasonic transmitter and ultrasonic receiver is inserted into the conduit and connected to a substrate housed in the holding member;
The pipe line is integrally coupled to the sensor holder.

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。   The invention according to claim 7 is provided with a sound absorbing material that absorbs ultrasonic waves between an inner circumference of an ultrasonic wave propagation path into which the ultrasonic transmitter and the ultrasonic receiver are inserted and an outer circumference of the sensor holder. It is characterized by.

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。   The invention according to claim 8 is characterized in that a sound absorbing material for absorbing ultrasonic waves is provided on the outer periphery of the pipe.

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。   The invention according to claim 9 is characterized in that the sound absorbing material guides the position of the sensor holder with respect to the inner periphery of the ultrasonic wave propagation path.

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。
The invention according to claim 10 is the ultrasonic flow measuring device according to claim 2,
A pair of the ultrasonic transmitters is provided,
A pair of the ultrasonic receivers are provided,
A substrate is provided on the holding member;
The substrate is
A drive circuit having a pair of connection terminals to which the pair of ultrasonic transmitters are connected;
A receiving circuit having a pair of connection terminals to which the pair of ultrasonic receivers are connected;
The pair of connection terminals of the receiving circuit are provided at positions spaced apart from both sides of the pair of connection terminals of the drive circuit.

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。   According to invention of Claim 1 and 2, the cross-sectional area of the direction orthogonal to the axial direction of the thickness of the pipe line of a sensor holder is made smaller than the cross-sectional area of the direction orthogonal to the axial direction of the thickness of a cylinder part. Since it is set, vibration from the piezoelectric element is attenuated by the pipe line, and leakage of ultrasonic waves can be prevented.

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。   According to the third aspect of the present invention, since the ultrasonic sensor is provided so as to be relatively displaceable with respect to the holding member, the position of the ultrasonic sensor is adjusted with respect to the holding member and the attachment provided in the passage Aligned with the part. Therefore, the length of the pipe path of the sensor holder and the position in the radial direction can be processed more easily than the configuration in which the pipe path of the sensor holder is integrated with the holding member.

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。   According to the fourth aspect of the present invention, the passage through which the fluid can pass is provided in the contact portion of the ultrasonic transmitter of the first attachment portion and the contact portion of the ultrasonic receiver of the second attachment portion. Since the annular member is provided, it is possible to guide the mounting position in the radial direction of the ultrasonic transmitter and the ultrasonic receiver while keeping the separation distance between the ultrasonic transmitter and the ultrasonic receiver constant by the contact portion. In addition, the pressure difference applied to the upper part and the lower part of the cylindrical part through the passage of the annular member is reduced, and the thickness of the pipe line can be reduced to reduce the strength.

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。   According to the fifth aspect of the present invention, since the annular member having the passage through which the fluid can pass is provided on the outer periphery of the cylindrical portion of the ultrasonic transmitter and the ultrasonic receiver, the radii of the ultrasonic transmitter and the ultrasonic receiver are provided. In addition to guiding the mounting position in the direction, the pressure difference applied to the upper part and the lower part of the cylindrical part is reduced by the passage of the annular member, and the thickness of the pipe line can be reduced to reduce the strength.

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。   According to the sixth aspect of the invention, in the ultrasonic flow measuring device according to the second aspect, the electric wire from the piezoelectric element housed in the sensor holder of the ultrasonic transmitter and the ultrasonic receiver is connected to the conduit. Is connected to the substrate housed in the holding member and the pipe line is integrally coupled to the sensor holder, so that each electric wire can be arranged so as not to get entangled, and the ultrasonic transmitter and the ultrasonic receiver are held. Assembling work and maintenance can be performed as a unit integrated with the member.

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。   According to the seventh aspect of the present invention, the sound absorbing material for absorbing ultrasonic waves is provided between the inner periphery of the ultrasonic propagation path into which the ultrasonic transmitter and the ultrasonic receiver are inserted and the outer periphery of the sensor holder. By absorbing sound waves traveling in an oblique direction with respect to the flow direction, leakage of ultrasonic waves can be prevented.

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。   According to the eighth aspect of the present invention, since the sound absorbing material that absorbs the ultrasonic waves is provided on the outer periphery of the pipe, the sound waves traveling in an oblique direction with respect to the flow direction are prevented from being irregularly reflected in the pipe, Can prevent noise.

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。   According to the ninth aspect of the invention, the sound absorbing material guides the position of the sensor holder with respect to the inner circumference of the ultrasonic wave propagation path so that the sensor holder does not contact the inner circumference of the ultrasonic wave propagation path. Thus, leakage of ultrasonic waves can be prevented.

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。   According to the invention described in claim 10, since the pair of connection terminals of the receiving circuit are provided at positions separated from both sides of the pair of connection terminals of the drive circuit, the electric wires from the piezoelectric elements are not entangled, And the crosstalk between electric wires and connection terminals can be prevented by separating the electric wires on the receiving side.

以下、図面と共に本発明の一実施例について説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

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。   FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of an ultrasonic sensor and an ultrasonic flow measuring device according to the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view of the ultrasonic flow measuring device.

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。   As shown in FIGS. 1 and 2, an ultrasonic vortex flow meter 10 as an ultrasonic flow measuring device includes a flow meter body 14 having a flow path 12 through which a fluid to be measured flows, and a flow meter body 14. And a vortex generator 16 extending in a vertical direction perpendicular to the flow direction of the fluid to be measured (indicated by an arrow in FIG. 2). The vortex generator 16 has a substantially pentagonal cross section when viewed from above.

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。   Then, in the process in which the fluid to be measured flows downstream while colliding with the front surface 16 a of the vortex generator 16 facing the upstream side, Karman vortices are alternately generated on the left and right sides of the vortex generator 16. Since the frequency at which this Karman vortex is generated is proportional to the flow velocity of the fluid to be measured, the flow velocity of the fluid to be measured can be obtained by detecting the number of Karman vortices generated in the fluid to be measured. The flow rate is calculated from the diameter.

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。   The vortex generator 16 has a pair of passages 18 and 20 extending in the longitudinal direction penetrating as an ultrasonic wave propagation path. The passages 18 and 20 communicate with first to fourth pressure introduction passages 22, 24, 26, and 28 that open to oblique sides 16 b and 16 c formed on the downstream side of the vortex generator 16, respectively. The pressure introduction paths 22, 24, 26, and 28 are shifted in the longitudinal direction (height direction) of the vortex generator 16, and are provided so as not to cross each other.

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。   As shown in FIG. 2, the first pressure introduction path 22 has one end opened to the hypotenuse 16 b and the other end communicated with the passage 18. Further, one end of the second pressure introduction path 24 opens to the hypotenuse 16 c and the other end communicates with the passage 20. The third pressure introduction path 26 has one end opened to the hypotenuse 16 b and the other end connected to the path 20. The fourth pressure introduction path 28 has one end opened to the hypotenuse 16 c and the other end connected to the passage 18.

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。   Accordingly, when a Karman vortex is generated in the fluid to be measured flowing downstream of the vortex generator 16, a pressure difference is generated on both the left and right sides of the vortex generator 16 due to a pressure change caused by the generation of the Karman vortex. , 20 generates a fluid flow to be measured. That is, in the passages 18 and 20, a reverse flow alternately occurs at the same cycle as the generation of the Karman vortex.

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。   A sensor attachment portion 38 to which a pair of transmission-side ultrasonic sensors (ultrasonic transmitters) 30 and 32 are attached is provided at the upper end of the vortex generator 16. A holding member 39 that holds the transmission-side ultrasonic sensors 30 and 32 is provided on the upper part of the sensor mounting portion 38.

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。   A sensor mounting portion 40 to which a pair of reception-side ultrasonic sensors (ultrasonic receivers) 34 and 36 are mounted is provided at the lower end of the vortex generator 16. A holding member 41 that holds the reception-side ultrasonic sensors 34 and 36 is provided below the sensor mounting portion 40. Each ultrasonic sensor 30, 32, 34, 36 is inserted into mounting holes 38a, 38b, 40a, 40b provided in the sensor mounting portions 38, 40.

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。   The ultrasonic sensors 30, 32, 34, and 36 are provided at positions that are symmetrical in FIG. That is, the separation distance between the transmission-side ultrasonic sensor 30 and the reception-side ultrasonic sensor 34 arranged on the left side and the separation distance between the transmission-side ultrasonic sensor 32 and the reception-side ultrasonic sensor 36 arranged on the right side are: They are arranged to be the same.

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。   The mounting holes 38a, 38b, 40a, 40b into which the ultrasonic sensors 30, 32, 34, 36 are inserted communicate with the upper and lower openings of the passages 18, 20, respectively. The ultrasonic waves transmitted from the transmission side ultrasonic sensors 30 and 32 propagate through the fluid in the passages 18 and 20 and are received by the reception side ultrasonic sensors 34 and 36.

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。   At that time, the ultrasonic wave propagating in the passages 18 and 20 is modulated by the flow velocity of the fluid to be measured flowing in the passages 18 and 20 due to the pressure difference between the left and right sides of the vortex generator 16 accompanying the generation of Karman vortex. Therefore, the detection signals output from the reception-side ultrasonic sensors 34 and 36 are demodulated to detect the Karman vortex generation frequency, and the flow rate of the fluid to be measured flowing in the flow path 12 is measured based on this frequency. it can.

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。   As shown in FIG. 1, the drive circuit 42 includes an oscillation circuit 44 that outputs a drive signal having a constant period, and the drive signal output from the oscillation circuit 44 is used as a pair of transmission-side ultrasonic sensors 30 and 32. Output to.

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。   In this manner, the pair of transmission-side ultrasonic sensors 30 and 32 each receive a drive signal from the drive circuit 42 and vibrate according to the drive signal from the oscillation circuit 44 to be superfluid in the fluid in the passages 18 and 20. Send sound waves.

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。   Then, the ultrasonic waves propagating through the passages 18 and 20 penetrating the vortex generator 16 are received by the reception-side ultrasonic sensors 34 and 36.

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。   Therefore, the ultrasonic signals received by the reception-side ultrasonic sensors 34 and 36 are only the ultrasonic waves propagating in the passages 18 and 20 from the transmission-side ultrasonic sensors 30 and 32 to the reception-side ultrasonic sensors 34 and 36. Received. The reception-side ultrasonic sensors 34 and 36 are connected to a calculation unit 46 that calculates a flow rate.

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。   The calculation unit 46 as a reception circuit includes reception amplification circuits 48 and 50, waveform shaping circuits 52 and 54, a phase comparison circuit 56, and a flow rate calculation unit 60. The flow rate calculation unit 60 calculates the flow rate of the fluid to be measured flowing through the flow path 12 based on the Karman vortex frequency obtained from the phase difference between the reception signals output from the reception-side ultrasonic sensors 34 and 36.

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。   Here, the structure of the sensor attachment part 38, the holding member 39, the sensor attachment part 40, and the holding member 41 is demonstrated.

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。   The sensor mounting portion 38 and the holding member 39 provided on the upper portion of the vortex generator 16 have the same configuration as the sensor mounting portion 40 and the holding member 41 provided on the lower portion of the vortex generator 16 and are arranged vertically symmetrically. Has been. Therefore, the configuration of the sensor mounting portion 38 and the holding member 39 will be described, and the description of the sensor mounting portion 40 and the holding member 41 will be omitted.

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。
FIG. 3 is an enlarged longitudinal sectional view showing the mounting structure of the sensor mounting portion 38 and the holding member 39.
As shown in FIG. 3, the sensor mounting portion 38 includes sensor insertion holes 38a and 38b communicating with the passages 18 and 20, and a space 38c communicating with the sensor insertion holes 38a and 38b above the sensor insertion holes 38a and 38b. Is provided. Further, on the inner walls of the sensor insertion holes 38a and 38b, there are provided attachment portions 64 for locking the guide rings 62 with which the insertion side end portions of the transmission side ultrasonic sensors 30 and 32 abut. The guide ring 62 is brought into contact with the contact portion 64a of the guide ring mounting portion 64 and locked.

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。   In addition, a seal groove 68 for mounting a seal member (O-ring) 66 is provided on the upper part of the sensor mounting portion 38. The seal member 66 is compressed by tightening the mounting bolt 69 in a state where the holding member 39 is in contact with the upper surface of the sensor mounting portion 38 and seals between the sensor mounting portion 38 and the holding member 39.

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。   The transmission-side ultrasonic sensors 30 and 32 include a piezoelectric element 70 and a sensor holder 72 that holds the piezoelectric element 70. The piezoelectric element 70 is accommodated in the interior 72 b of the cylindrical portion 72 a of the sensor holder 72.

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。   The sensor holder 72 is attached so that the bottom surface of the cylindrical portion 72 a is a diaphragm 72 c and the diaphragm 72 c faces the passages 18 and 20. Accordingly, when a drive signal having a fixed period is supplied to the piezoelectric elements 70 of the transmission-side ultrasonic sensors 30 and 32, the piezoelectric elements 70 vibrate the diaphragm 72c and transmit ultrasonic waves toward the passages 18 and 20. .

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。   The guide ring 62 is formed in a ring shape from, for example, tetrafluoroethylene resin, and a concave portion 62a with which the corner portion 72d of the sensor holder 72 abuts is provided on the inner periphery. The guide ring 62 is positioned at the center of the sensor insertion holes 38a and 38b so that the sensor holder 72 does not contact the sensor insertion holes 38a and 38b, and functions as a guide portion for positioning the insertion position in the axial direction.

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。   Further, the guide ring 62 is prevented from dropping downward by the contact portion 64a of the guide ring mounting portion 64 formed in the passages 18 and 20 of the sensor mounting portion 38. The guide ring 62 is formed with a groove 74 extending in the radial direction and the vertical direction with respect to the guide ring mounting portion 64. Therefore, the passages 18 and 20 communicate with the sensor insertion holes 38 a and 38 b and the space 38 c through the groove 74.

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。   As a result, the fluid in the passages 18 and 20 also flows into the sensor insertion holes 38a and 38b and the space 38c, and the pressure in the passages 18 and 20 and the pressure in the sensor insertion holes 38a and 38b and the space 38c are the same. Become pressure.

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。   On the other hand, the sensor holder 72 has a disk-like lid member 78 that closes the inside 72b of the cylindrical portion 72a fixed by welding or brazing. Further, the lid member 78 includes a lid portion 78a that closes the cylindrical portion 72a, and a small-diameter pipe 78b that projects to the center of the upper surface of the lid portion 78a. The pipe line 78 b is formed in a hollow shape having a passage (space) for inserting the lead wire (electric wire) 82.

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。   A pipe 80 having the same diameter is coupled to the upper end of the pipe line 78b by welding or brazing, and the upper end of the pipe 80 is welded or brazed to the pipe line 39a protruding from the lower surface of the holding member 39. Are combined. The pipe 39a communicates with a through hole 39b penetrating the holding member 39 in the vertical direction, and a pipe 76 having the same diameter is coupled to the pipe 39c protruding from the upper surface of the holding member 39 by welding or brazing. Has been.

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。   The lead wire 82 connected to the piezoelectric element 70 is inserted into the pipe line 78b, the pipe 80, the through hole 39b, and the pipe line 39c, and is drawn out from the inside 72b of the cylindrical portion 72a to be connected to the oscillation circuit 44. Is done. Thus, since the sensor holder 72 is supported by the pipe line 78b having a smaller diameter than the cylindrical portion 72a, the difference in the pressing force between the pressure in the passages 18 and 20 and the pressure in the sensor insertion holes 38a and 38b and the space 38c. That is, it is pressed upward by the pressure acting on the area (Sa-Sb) obtained by subtracting the pressure receiving area Sb of the lid portion 78a (the area excluding the cross-sectional area of the pipe line 78b) from the pressure receiving area Sa of the pressure diaphragm 72c. become.

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。   Therefore, the pressing force in the direction in which the sensor holder 72 acting on the pipe line 78b is separated from the guide ring 62 is reduced, and the strength of the pipe line 78b can be reduced accordingly. For this reason, the cross-sectional area in the direction orthogonal to the axial direction of the wall thickness of the pipe line 78b can be made smaller than the cross-sectional area in the direction orthogonal to the axial direction of the wall thickness of the cylindrical portion 72a. Therefore, the ultrasonic wave leaking from the cylindrical portion 72a in the pipe line 78b can be attenuated. Therefore, sound wave leakage from the sensor holder 72 to the sensor mounting portion 38 is reduced, and a sufficient S / N ratio can be secured.

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。   Therefore, the vibration (leakage ultrasonic wave) from the sensor holder 72 is difficult to propagate to the vortex generator 16. Therefore, most of the vibration (leakage ultrasonic wave) from the sensor holder 72 is attenuated and does not propagate to the sensor mounting portion 38, but propagates to the reception-side ultrasonic sensors 34 and 36 via the vortex generator 16 and the flowmeter main body 14. Is prevented.

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。   As described above, in the ultrasonic vortex flowmeter 10, leaked ultrasonic waves do not propagate to the vortex generator 16 and the flowmeter main body 14 via the sensor mounting portion 38, so that the noise superimposed on the received signal is reduced and the flow rate is reduced. Measurement accuracy can be improved. For this reason, the flow rate measurement accuracy in the low temperature region can be ensured, and the flow rate of the fluid to be measured can be accurately measured even in a low temperature environment such as a cold region having a relatively low temperature or a refrigeration facility.

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。   Further, in the ultrasonic vortex flowmeter 10, since the modulation by the Karman vortex is small at a low flow rate, the S / N ratio due to the leaked ultrasonic wave is easily influenced, but the occurrence of a missing pulse or the like is detected. It is possible to prevent the sensitivity from deteriorating or the flow rate signal from becoming unstable, resulting in a decrease in accuracy or inability to measure.

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。
Here, Modification 1 will be described.
FIG. 4 is an enlarged longitudinal sectional view showing a main part of the first modification. In FIG. 4, the same parts as those in the above embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

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。   As shown in FIG. 4, in the ultrasonic vortex flowmeter 90 of the first modification, a pipe 92 having the same diameter is coupled to the upper end of the hollow portion 78 b of the sensor holder 72 by welding or brazing. The pipe line 92 is inserted into an attachment hole 39d penetrating the holding member 39 so as to be movable in the axial direction (vertical direction), and is sealed by a seal member (O-ring) 94 attached to the inner wall of the attachment hole 39d. ing.

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。   The lead wire 82 connected to the piezoelectric element 70 is drawn out from the inside 72b of the cylindrical portion 72a through the hollow portion 78b and the conduit 92.

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。   Further, a biasing member 96 made of a coil spring is interposed between the upper surface of the lid portion 78 a of the lid member 78 fixed to the sensor holder 72 and the lower surface of the holding member 39. This urging member 96 has a slightly stronger spring force than the pressure acting on the area (Sa-Sb) obtained by subtracting the pressure receiving area Sb (the area excluding the hollow part 78b) of the lid part 78a from the pressure receiving area Sa of the diaphragm 72c. Spring constants (values based on conditions such as spring material, inner diameter, wire diameter, pitch, number of turns, etc.) are set so as to be generated.

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。   The guide ring 62 that contacts the corner 72d of the diaphragm 72c of the sensor holder 72 is provided with a groove 74 that extends in the radial direction and the vertical direction with respect to the guide ring mounting portion 64 in the passages 18 and 20. ing.

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。   Further, since the conduit 92 formed integrally with the sensor holder 72 is inserted in the mounting hole 39d so as to be movable in the axial direction (vertical direction), the sensor holder 72 is attached when the sensor holder 72 is attached to the sensor attachment portion 38. Can be held at a position where it abuts against the guide ring 62. Therefore, the sensor holder 72 is positioned and the measurement accuracy is maintained. In this way, the length and radial alignment of the pipe 92 with respect to the holding member 39 are easily performed, and further, it is not necessary to increase the processing accuracy as compared with the one in which the pipe 92 is integrally coupled to the holding member 39. Processing is easy.

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。
Here, Modification 2 will be described.
FIG. 5 is a longitudinal sectional view for explaining the configuration of the second modification. In FIG. 5, the same parts as those in the above embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

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。   As shown in FIG. 5, in the ultrasonic vortex flowmeter 100 of the second modification, the transmission-side ultrasonic sensor 30, the intermediate position in the longitudinal direction (longitudinal direction) in the passages 18 and 20 of the vortex generator 16, The first mounting portions 102 and 104 with which 32 abuts and the second mounting portions 106 and 108 with which the receiving-side ultrasonic sensors 34 and 36 abut are provided. The first mounting portions 102 and 104 and the second mounting portions 106 and 108 have a contact portion 64a with which the guide ring 62 contacts in the same manner as the guide ring mounting portion 64 described above. Omitted.

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。   Therefore, when the inner diameter (portion) of the flow path 12 of the flow meter main body 14 is large, the separation distance between the first mounting portions 102 and 104 and the second mounting portions 106 and 108 does not increase, and the transmission side ultrasonic sensor The ultrasonic waves transmitted from 30 and 32 are prevented from being attenuated before reaching the reception-side ultrasonic sensors 34 and 36, and it is possible to ensure reception sensitivity regardless of the inner diameter (caliber) of the flow path 12. Become.

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。   Therefore, in the ultrasonic vortex flowmeter 100, the separation distance between the transmission-side ultrasonic sensors 30, 32 and the reception-side ultrasonic sensors 34, 36 is constant regardless of the inner diameter (caliber) of the flow path 12. By setting the positions of the first mounting portions 102 and 104 and the second mounting portions 106 and 108, the S / N ratio is stable even at a low flow rate with small modulation due to Karman vortex, resulting in a decrease in accuracy and inability to measure. Can be prevented.

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。   Pressure passages 22, 24, 26, and 28 that open to both sides of the vortex generator 16 are communicated with the passages 18 and 20. Therefore, the generation of Karman vortex causes a pressure difference on both sides of the vortex generator 16, and fluid flows in the passages 18 and 20.

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。   In addition, by setting the separation distance between the first attachment portions 102 and 104 and the second attachment portions 106 and 108 to an arbitrary distance, the ultrasonic wave propagating in the passages 18 and 20 causes the generation of Karman vortices. The pressure difference between the left and right sides of the vortex generator 16 is modulated by the flow velocity of the fluid to be measured flowing in the passages 18 and 20. Therefore, the measurement accuracy can be further improved by changing the separation distance between the first attachment portions 102 and 104 and the second attachment portions 106 and 108 according to the measured flow rate range.

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。
Here, Modification 3 will be described.
FIG. 6 is a longitudinal sectional view for explaining the configuration of the third modification. In FIG. 6, the same parts as those in the above embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

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。   As shown in FIG. 6, in the ultrasonic vortex flow meter 110 according to the modified example 4, the end of the vortex generator 16 extends to the same position as the end face of the sensor attachment 38, and the sensor attachment 38 In this case, spaces 112 and 114 communicating with the passages 18 and 20 pass therethrough.

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。   A guide ring mounting portion 64 is provided on the inner walls of the spaces 112 and 114. Furthermore, seal grooves 122 and 124 for mounting a seal member (O-ring) 120 are provided at the upper ends of the spaces 112 and 114 so as to face the holding member 39. The seal member 120 is compressed when the mounting bolt 69 is tightened in a state where the holding member 39 is in contact with the upper surface of the sensor mounting portion 38, and seals between the sensor mounting portion 38 and the holding member 39. Also seal between 112 and 114.

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。   A guide ring 126 with which the sensor holder 72 abuts is fitted into the abutment portion 64 a of the guide ring attachment portion 64. The guide ring 126 has a concave portion 128 with which the peripheral portion of the diaphragm 72c of the sensor holder 72 abuts on the upper surface, and a plurality of notches (passages) 130 communicating between the spaces 112, 114 and the passages 18, 20 on the outer periphery. Have

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(130〜130n−1)と半径方向に突出する突部132(132〜132)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。
7A and 7B are views showing the guide ring 126, where FIG. 7A is a plan view and FIG. 7B is a longitudinal sectional view.
As shown in FIGS. 7A and 7B, when viewed from above, the guide ring 126 has a triangular notch 130 (130 1 to 130 n-1 ) on the outer periphery and a protrusion 132 (132 that protrudes in the radial direction). 1 to 132 n ) are alternately formed in a star shape. As a result, the spaces 112 and 114 are provided independently, but the pressures of the passages 18 and 20 of the vortex generator 16 are introduced through the plurality of notches 130.

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。   Further, the guide ring 126 guides the insertion position of the sensor holder 72 in the radial direction to the center of the spaces 112 and 114 by fitting the tips of the protrusions 132 to the inner walls 112 a and 114 a of the spaces 112 and 114.

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。   Since the plurality of notches 130 have a sufficient opening area, oil mist and moisture contained in the fluid can pass therethrough. Therefore, oil mist and moisture contained in the fluid do not accumulate on the surface of the guide ring 126. Moreover, since the pressure applied to the diaphragm 72c of the sensor holder 72 and the closing member 78a can be made the same, the load applied to the pipe line 78b and the pipe 80 can be reduced, and the cross-sectional area of the pipe 80 is reduced accordingly. be able to.

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。   Thus, since the sensor holder 72 is supported by the pipe line 78b having a smaller diameter than the cylindrical portion 72a, the difference in the pressing force between the pressure in the passages 18 and 20 and the pressure in the sensor insertion holes 38a and 38b and the space 38c. That is, it is pressed upward by the pressure acting on the area (Sa-Sb) obtained by subtracting the pressure receiving area Sb of the lid portion 78a (the area excluding the cross-sectional area of the pipe line 78b) from the pressure receiving area Sa of the pressure diaphragm 72c. become.

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。   Therefore, the pressing force in the direction in which the sensor holder 72 acting on the pipe line 78b is separated from the guide ring 62 is reduced, and the strength of the pipe line 78b can be reduced accordingly. For this reason, the cross-sectional area in the direction orthogonal to the axial direction of the wall thickness of the pipe line 78b can be made smaller than the cross-sectional area in the direction orthogonal to the axial direction of the wall thickness of the cylindrical portion 72a. Therefore, the ultrasonic wave leaking from the cylindrical portion 72a in the pipe line 78b can be attenuated. Therefore, sound wave leakage from the sensor holder 72 to the sensor mounting portion 38 is reduced, and a sufficient S / N ratio can be secured.

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。   Therefore, the vibration (leakage ultrasonic wave) from the sensor holder 72 is difficult to propagate to the vortex generator 16. Therefore, most of the vibration (leakage ultrasonic wave) from the sensor holder 72 is attenuated and does not propagate to the sensor mounting portion 38, but propagates to the reception-side ultrasonic sensors 34 and 36 via the vortex generator 16 and the flowmeter main body 14. Is prevented.

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。   Further, the guide ring 126 has a small contact area with the guide ring mounting portion 64 because the plurality of protrusions 132 are brought into contact with and locked with the contact portion 64a of the guide ring mounting portion 64. Therefore, the vibration from the diaphragm 72c of the sensor holder 72 is not easily propagated to the guide ring mounting portion 64, the sound wave leakage from the sensor holder 72 to the sensor mounting portion 38 is reduced, and a sufficient S / N ratio can be secured. become.

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(138〜138)を有する。
FIG. 8 is a view showing a modified example of the guide ring, where (A) is a plan view and (B) is a longitudinal sectional view.
As shown in FIGS. 8A and 8B, the guide ring 134 has a concave portion 136 with which the peripheral edge of the diaphragm 72c of the sensor holder 72 abuts on the upper surface, and the spaces 112 and 114 and the vortex on the center line. A plurality of through holes (passages) 138 (138 1 to 138 n ) communicating with the passages 18 and 20 of the generator 16 are provided.

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。   Further, the guide ring 134 guides the insertion position of the sensor holder 72 in the radial direction to the center of the spaces 112 and 114 by fitting the outer periphery of the guide ring 134 to the inner walls 112a and 114a of the spaces 112 and 114.

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。   Since the plurality of through holes 138 have a sufficient opening area, oil mist and moisture contained in the fluid can pass therethrough. For this reason, oil mist and moisture contained in the fluid are not deposited on the surface of the guide ring 134.

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。   And since the peripheral part except the some through-hole 138 is contact | abutted and latched by the contact part 64a of the guide ring attachment part 64, the guide ring 134 is contacted with the contact part 64a of the guide ring attachment part 64 The area is small. Therefore, the vibration from the diaphragm 72c of the sensor holder 72 is not easily propagated to the guide ring mounting portion 64, the sound wave leakage from the sensor holder 72 to the sensor mounting portion 38 is reduced, and a sufficient S / N ratio can be secured. become.

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。
FIG. 9 is a longitudinal sectional view showing another modification of the guide ring.
As shown in FIG. 9, the guide ring (annular member) 140 is attached so as to be fitted into a groove 142 formed on the outer periphery of the cylindrical portion 72 a of the sensor holder 72.

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(130〜130n−1)と半径方向に突出する突部132(132〜132)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。 Similar to the guide ring 126, a triangular notch (passage) 130 (130 1 to 130 n-1 ) and a radially projecting protrusion 132 (132 1 to 132 n ) are formed on the outer periphery of the guide ring 140. It is formed in a star shape that is provided alternately. The guide ring 140 guides the insertion position of the sensor holder 72 in the radial direction to the center of the spaces 112 and 114 by fitting the tip ends of the protrusions 132 to the inner walls 112 a and 114 a of the spaces 112 and 114.

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。   Therefore, the sensor holder 72 is positioned at the insertion position in the radial direction by the guide ring 126 fitted in the groove 142, and is positioned at the axial insertion position by the length of the pipe 80 coupled to the pipe line 78b. . Therefore, there is no need to provide the guide ring mounting portion 64 in the passages 18 and 20 of the vortex generator 16, and the processing man-hour of the sensor mounting portion 38 is reduced and the processing becomes easy.

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。   Since the guide ring 140 having a passage through which a fluid can pass is provided on the outer periphery of the cylindrical portion 72a of the sensor holder 72, the radial attachment position of the sensor holder 72 is guided, and the upper portion of the cylinder portion is guided by the passage of the guide ring 140. The pressure difference applied to the lower portion is reduced, and the strength of the pipe can be reduced by reducing the wall thickness.

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。
Here, Modification 4 will be described.
FIG. 10 is a longitudinal sectional view for explaining the configuration of the fourth modification. In FIG. 10, the same parts as those in the above embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

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。   As shown in FIG. 10, in the ultrasonic vortex flowmeter 148 of the third modification, the upper end 16 b of the partition wall 16 a partitioning the passages 18 and 20 extends to a position where it abuts on the upper holding member 39. The lower end 16c of the partition wall 16a extends to a position where it contacts the lower holding member 39. Therefore, the upper side of the transmission side ultrasonic sensors 30 and 32 is partitioned into spaces 112 and 114, and the lower side of the reception side ultrasonic sensors 34 and 36 is similarly partitioned into spaces 112 and 114.

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。   A pressure introduction path 22 communicates with the transmission side ultrasonic sensor 30 and a pressure introduction path 24 communicates with the transmission side ultrasonic sensor 32. Further, a pressure introduction path 28 communicates with the reception side ultrasonic sensor 34 and a pressure introduction path 26 communicates with the reception side ultrasonic sensor 36. The first attachment portions 102 and 104 and the second attachment portions 106 and 108 are provided with guide rings (not shown) having passages communicating with the passages 18 and 20 and the spaces 112 and 114.

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。   Therefore, in the ultrasonic vortex flowmeter 109, the distance between the transmission-side ultrasonic sensors 30 and 32 and the reception-side ultrasonic sensors 34 and 36 is an arbitrary distance regardless of the inner diameter (caliber) of the flow path 12. By setting the positions of the first mounting portions 102 and 104 and the second mounting portions 106 and 108 as described above, even at a low flow rate with small modulation due to Karman vortex or at a high flow rate with large modulation due to Karman vortex, S The / N ratio is stable, and it is possible to prevent the accuracy from being reduced and measurement impossible.

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。   Since the pressure introduction paths 22, 24, 26, and 28 that open to both sides of the vortex generator 16 are communicated with the passages 18 and 20, when a Karman vortex is generated, a pressure difference is generated on both sides of the vortex generator 16. A fluid flow is generated in the passages 18 and 20. Thereby, the ultrasonic wave propagating in the passages 18 and 20 is modulated by the flow velocity of the fluid to be measured flowing in the passages 18 and 20 due to the pressure difference between the left and right sides of the vortex generator 16 accompanying the generation of Karman vortex. Therefore, the measurement accuracy can be further improved by changing the separation distance between the first attachment portions 102 and 104 and the second attachment portions 106 and 108 according to the measured flow rate range.

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82〜82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。
Here, Modification 5 will be described.
FIG. 11 is a longitudinal sectional view for explaining the configuration of the fifth modification. FIG. 12 is a longitudinal sectional view showing a state in which the holding member 152, the transmission side ultrasonic sensors 30, 32, and the reception side ultrasonic sensors 34, 36 are unitized. Figure 13 is the receiving side of the connection terminals 156a, 158a, sender of the connection terminals 160a, is a perspective view showing a state where the lead wire 82 1-82 4 is connected to a 160 b. In FIG. 11 to FIG. 13, the same parts as those in the above embodiment are designated by the same reference numerals and the description thereof is omitted.

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(154〜154)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154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。 As shown in FIGS. 11 to 13, in the ultrasonic vortex flowmeter 150 of the fourth modification, a plurality of substrates 154 in which the drive circuit 42 and the calculation unit 46 (see FIG. 1) are arranged inside the holding member 152. A substrate storage chamber 152a in which (154 1 to 154 n ) is stored is provided. The first substrate 154 1 disposed in the lower of the plurality of substrates 154, the receiving side than the transmitting-side connecting portion 160 of the receiving side connecting portion 156 and the driving circuit 42 of the arithmetic unit 46 as will be described later The ultrasonic sensors 34 and 36 and the transmission-side ultrasonic sensors 30 and 32 are provided in a line so as to face each other.

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82,82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82,82が接続されている。 Lead wires 82 1 and 82 2 , which are electric wires on the reception side, are connected to the connection terminals 156 a and 158 a of the pair of reception side connection portions 156 and 158, and the pair of connection terminals 160 a and 160 b of the transmission side connection portion 160 are connected to the connection terminals 156 a and 158 a. , leads 82 3, 82 4 are connected to a wire receiving end.

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82〜82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82,82が離間することによりリード線82,82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。 Accordingly, the transmission side ultrasonic sensors 30, 32, and the receiving-side lead wire drawn out from the ultrasonic sensor 34, 36 82 1-82 4 prevents the entanglement, and a pair of receiving side connection terminals 156 and 158 the sender because provided at a position spaced so as to sandwich the both sides of the connection terminals 160, the receiving side of the lead wire 82 1, 82 2 leads 82 1 by the spaced, 82 2 and between the receiving side of the connection terminal 156a, between 158a Crosstalk can be prevented.

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。   The upper opening of the holding member 152 is closed by a lid member 162 fastened to the mounting bolt 161, and the reception amplification circuits 48 and 50, the waveform shaping circuits 52 and 54, the phase comparison circuit 56, and the like provided on the substrate 154, The flow rate calculation unit 60 is protected by the lid member 162. Further, the holding member 152 is sealed between the mounting surface 166a of the main body 166 by the seal member 164 by fastening of the mounting bolt 163, and the bottomed cylindrical portion 152b is inserted into the mounting hole 166b of the main body 166.

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154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82〜82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。 The four pipe lines 168 to 171 that support the transmission-side ultrasonic sensors 30 and 32 and the reception-side ultrasonic sensors 34 and 36 are fixed to the bottom 152c of the bottomed cylindrical portion 152b so as to extend downward. Has been. Conduit 168-171 has an upper end is coupled to the arranged transmitting side connecting portion 156 and 158 provided on the substrate 154 1 and opposite to the receiving side connecting portion 160 located at the bottom. The end of the lead wire 82 1-82 4 inserted through the conduit 168 to 171, the receiving side of the connection terminals 156a, 158a, sender of the connection terminal 160a, is connected by soldering or the like to 160 b.

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。   Therefore, in the ultrasonic vortex flowmeter 150, the holding member 152, the reception-side ultrasonic sensors 34 and 36, and the transmission-side ultrasonic sensors 30 and 32 are unitized via the pipe lines 168 to 171. Therefore, the receiving-side ultrasonic sensors 34 and 36 and the transmitting-side ultrasonic sensors 30 and 32 can be taken out together with the holding member 152 only by loosening the mounting bolt 163, so that the taking-out operation at the time of maintenance can be easily performed.

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。   In addition, since the reception-side ultrasonic sensors 34 and 36 and the transmission-side ultrasonic sensors 30 and 32 can be inserted together when inserted into the passages 18 and 20 of the vortex generator 16, they can be attached in a short time. Become. Further, the separation distance between the reception-side ultrasonic sensors 34 and 36 and the transmission-side ultrasonic sensors 30 and 32, that is, the distance between the diaphragms 72 c facing each other in the passages 18 and 20 is the length of the pipes 168 to 171. Thus, the reception sensitivity of the reception-side ultrasonic sensors 34 and 36 can be stabilized.

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。   Since the pipes 168 to 171 have a smaller diameter than the cylindrical portion 72a of the sensor holder 72, the rigidity is higher than that of the cylindrical portion 72a of the sensor holder 72, so that vibration (leakage ultrasonic waves) is less likely to propagate. ing. That is, ultrasonic waves leaking from the sensor holder 72 in the pipe lines 168 to 171 can be attenuated. Therefore, sound wave leakage from the sensor holder 72 to the holding member 152 is reduced, and a sufficient S / N ratio can be secured.

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。   The lower ends of the pipes 168 and 169 are fixed to the sensor holder 72 of the transmission side ultrasonic sensors 30 and 32. The lower ends of the receiving side pipes 168 and 169 are fixed to the lid member 78 of the sensor holder 72 of the receiving side ultrasonic sensors 34 and 36. A piezoelectric element 70 is housed in the interior 72 b of each sensor holder 72 of the transmission-side ultrasonic sensors 30 and 32 and the reception-side ultrasonic sensors 34 and 36.

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。   A guide ring 172 is fitted and fixed to the outer periphery of the cylindrical portion 72 a of the sensor holder 72. The guide ring (annular member) 172 is provided with a plurality of through-holes 174 in the passage extending direction for allowing fluid to pass therethrough like the guide ring 134 shown in FIG. 8 described above. The lower ends of the pipes 170 and 171 on the reception side are inserted into the through holes 174 and are coupled to the outer periphery of the cylindrical portion 72 a of the sensor holder 72.

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。   The guide ring 172 is formed of, for example, a sintered material in which open cell holes are formed by mixing resin particles and metal, and guides the insertion position of the sensor holder 72 in the passages 18 and 20 of the vortex generator 16. In addition, it also has a function of absorbing ultrasonic waves traveling in an oblique direction with respect to the fluid flow direction to prevent leakage of ultrasonic waves.

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。   Further, a sound absorbing material 176 formed in a cylindrical shape is fixed to the end face of each guide ring 172. The sound absorbing material 176 has a hole (not shown) for allowing fluid to pass in the same manner as the guide ring 172. For example, the sound absorbing material 176 is formed of an elastic material having a large number of holes such as a sponge. , Has the function of preventing the propagation of sound waves. In addition, the sound absorbing material 176 is provided with a hole 176a for inserting the pipes 170 and 171 on the receiving side in the passage extending direction.

また、各管路168〜171の内部には、リード線82〜82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。 Inside the Kakukanro 168-171, leads 82 1-82 4 and is inserted, and the outer periphery of the Kakukanro 168-171, wave propagation preventing portion 178 is formed. The sound wave propagation preventing unit 178 is made of a groove for preventing sound wave propagation, a sponge for absorbing sound waves, a porous sintered metal, or the like.

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。   Further, among the pipes 168 to 171, the pipes 170 and 171 on the receiving side are inserted into the passages 18 and 20 of the vortex generator 16, so that the sound wave propagation prevention unit 178 of the pipes 170 and 171 has the passage 18. , 20 also prevents irregular reflection of sound waves propagating in the interior.

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。
Here, the operation at the time of flow rate measurement will be described.
When the fluid to be measured flows through the flow path 12 in the flow meter main body 14, a Karman vortex (see FIG. 2) is generated downstream of the vortex generator 16. Since the vortex generator 16 is provided with the pressure introduction paths 22, 24, 26, and 28 as described above, when the Karman vortex is generated in the fluid to be measured flowing downstream of the vortex generator 16, the Karman vortex is generated. Due to the pressure change caused by the generation of the vortex generator 16, a pressure difference is generated on both the left and right sides of the vortex generator 16, and the fluid to be measured 180, 182 is generated in the passages 18, 20 due to this pressure difference. That is, in the passages 18 and 20, a reverse flow alternately occurs at the same cycle as the generation of the Karman vortex.

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。   Further, the ultrasonic waves transmitted from the transmission side ultrasonic sensors 30 and 32 propagate through the fluid to be measured flowing in the passages 18 and 20 and are received by the reception side ultrasonic sensors 34 and 36. At this time, of the ultrasonic waves transmitted from the transmission-side ultrasonic sensors 30 and 32, the ultrasonic waves transmitted obliquely toward the inner walls of the passages 18 and 20 are absorbed by the sound absorbing material 176 and received by the reception-side ultrasonic sensor 34, It is prevented from reaching 36 and the generation of noise due to diffuse reflection is suppressed.

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。   Further, since the sound wave propagation preventing portion 178 is formed on the outer periphery of each of the pipes 168 to 171, the ultrasonic waves propagating in the fluid in the passages 18 and 20 are reflected on the pipes 170 and 171 on the receiving side. The generation of noise due to reflected waves is suppressed.

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。   In the vortex generator 16, the pressure introduction paths 22 and 24 are provided above the transmission side ultrasonic sensors 30 and 32, and the pressure introduction paths 26 and 28 are provided below the reception side ultrasonic sensors 34 and 36. It has been.

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。   Then, due to the pressure difference between the two sides of the vortex generator 16 generated by the Karman vortex 184, the fluid that has flowed into the left passage 18 from the pressure introduction passage 22 is fitted to the outer periphery of the transmission-side ultrasonic sensor 30. And flow 180 in the same direction as the transmission direction through the sound absorbing material 176. Further, the fluid passes through the guide ring 172 and the sound absorbing material 176 fitted to the outer periphery of the reception-side ultrasonic sensor 34 and flows out to the pressure introduction path 28.

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。   Further, the fluid flowing into the right passage 20 from the pressure introduction passage 26 passes through the guide ring 172 and the sound absorbing material 176 fitted to the outer periphery of the reception-side ultrasonic sensor 36, and generates a flow 182 in the reverse direction. Further, the fluid passes through the guide ring 172 and the sound absorbing material 176 fitted to the outer periphery of the transmission side ultrasonic sensor 32 and flows out to the pressure introduction path 24.

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。   Accordingly, any one of the ultrasonic waves propagating in the passages 18 and 20 is accelerated by the flow velocity of the fluid to be measured flowing in the passages 18 and 20 due to the generation of the Karman vortex and propagates in the passages 18 and 20. The other ultrasonic wave is decelerated by the flow velocity of the fluid to be measured flowing in the passages 18 and 20 accompanying the generation of the Karman vortex.

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。   Therefore, the calculation unit 46 demodulates the signal obtained from the phase difference between the detection signals output from the reception-side ultrasonic sensors 34 and 36 to detect the Karman vortex generation frequency, and based on this frequency, the calculation unit 46 Measure the flow rate of the fluid to be measured flowing through.

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。   Here, an assembling operation of the ultrasonic vortex flowmeter 150 of the above-described modification 4 will be described with reference to FIGS. 12 and 13.

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(154〜154)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。 As shown in FIGS. 12 and 13, in the ultrasonic vortex flowmeter 150, the holding member 152 storing the substrate 154 (154 1 to 154 n ), the transmission-side ultrasonic sensors 30 and 32, and the reception side Since the ultrasonic sensors 34 and 36 are unitized, the transmission-side ultrasonic sensors 30 and 32 and the reception-side ultrasonic sensors 34 and 36 can be collectively inserted into the passages 18 and 20 of the vortex generator 16. Is possible.

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。   Furthermore, at the time of maintenance, the transmission-side ultrasonic sensors 30 and 32 and the reception-side ultrasonic sensors 34 and 36 can be taken out simultaneously by pulling the holding member 152 upward simply by loosening the mounting bolt 163. Therefore, it is possible to reduce the time for taking out the maintenance work and to easily take out the work.

また、管路168〜171が第1基板154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82〜82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82〜82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。 Further, the conduit 168 to 171 is a connection terminal on the receiving side is provided on the first substrate 154 1 156a, 158a, sender of the connection terminals 160a, since provided on the counter located 160 b, conduit 168 to 171 four lead wires 82 1 to 82 4 drawn from, are arranged in parallel with each other, since no entangled, can prevent the lead wire 82 1-82 4 crosstalk each other, wraparound substrate Is reduced.

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。   In the above embodiment, a configuration in which the pair of transmission-side ultrasonic sensors 30 and 32 and the reception-side ultrasonic sensors 34 and 36 are disposed at positions facing the passages 18 and 20 of the vortex generator 16 is given as an example position. However, the present invention is not limited to this, and it is a matter of course that any one of the transmission-side ultrasonic sensor and the reception-side ultrasonic sensor may be configured to detect the Karman vortex from the phase difference between the transmission signal and the reception signal. .

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。   Needless to say, the fluid to be measured may be liquid or gas.

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。It is a block diagram which shows one Example of the ultrasonic sensor and ultrasonic flow measuring device which become this invention. 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。It is a cross-sectional view of an embodiment of an ultrasonic flow measuring device according to the present invention. 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。It is a longitudinal cross-sectional view which expands and shows the attachment structure of the sensor attachment part 38 and the holding member 39. FIG. 変形例1の要部を拡大して示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which expands and shows the principal part of the modification 1. 変形例2の構成を説明するための縦断面図である。10 is a longitudinal sectional view for explaining a configuration of modification example 2. FIG. 変形例3の構成を説明するための縦断面図である。10 is a longitudinal sectional view for explaining a configuration of modification example 3. FIG. 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。It is a figure which shows the guide ring 126, (A) is a top view, (B) is a longitudinal cross-sectional view. 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。It is a figure which shows the modification of a guide ring, (A) is a top view, (B) is a longitudinal cross-sectional view. ガイドリングの別の変形例を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows another modification of a guide ring. 変形例4の構成を説明するための縦断面図である。10 is a longitudinal sectional view for explaining a configuration of modification example 4. FIG. 変形例5の構成を説明するための縦断面図である。FIG. 10 is a vertical cross-sectional view for explaining the configuration of Modification 5. 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。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the state in which the holding member 152, the transmission side ultrasonic sensors 30 and 32, and the reception side ultrasonic sensors 34 and 36 were unitized. 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82〜82が接続された状態を示す斜視図である。Reception of the connection terminals 156a, 158a, sender of the connection terminals 160a, is a perspective view showing a state where the lead wire 82 1-82 4 is connected to a 160 b.

符号の説明Explanation of symbols

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(130〜130n−1) 切欠
132(132〜132) 突部
138(138〜138) 貫通孔
152 保持部材
154(154〜154) 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
10, 90, 100, 110, 149, 150 Ultrasonic vortex flow meter 12 Flow path 14 Flow meter body 16 Vortex generator 18, 20 Passage 22, 24, 26, 28 Pressure introduction path 30, 32 Transmission side ultrasonic sensor 34, 36 Receiving-side ultrasonic sensors 38, 40 Sensor mounting portions 38a, 38b Sensor insertion holes 38c Space 39, 41 Holding member 39a Hollow portion 39b Through hole 39c Hollow portion 42 Drive circuit 44 Oscillation circuit 46 Calculation portion 48, 50 Reception amplification Circuits 52, 54 Waveform shaping circuit 56 Phase comparison circuit 60 Flow rate calculation units 62, 126, 134, 140, 172 Guide ring 64 Guide ring mounting portions 66, 94 Seal member 70 Piezoelectric element 72 Sensor holder 72a Cylindrical portion 72b Internal 72c Diaphragm 72d Corner portion 74 Clearance 78 Lid member 78a Lid portion 78b Hollow portion 80, 92 Pipe 82 Lead Line 96 biasing members 102 first mounting portion 106 second mounting portion 112, 114 space 130 (130 1 ~130 n-1 ) notch 132 (132 1 to 132 n) projections 138 (138 1 to 138 n) through holes 152 holding member 154 (154 1 ~154 n) substrate 156, 158 receiving side connecting portion 156a, 158a, 160a, 160b connecting terminals 160 transmitting side connecting portion 168 to 171 conduits 176 sound-absorbing material 178 wave propagation Prevention part

Claims (10)

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。
A piezoelectric element that vibrates when a voltage is applied;
A sensor holder that houses the piezoelectric element;
In an ultrasonic sensor having
The sensor holder is
Storage for storing the piezoelectric element from a diaphragm that contacts the piezoelectric element, a cylindrical portion that is continuously formed on the diaphragm and covers the outer periphery of the piezoelectric element, and a closing member that closes the opening of the cylindrical portion A piezoelectric element housing portion in which a space is formed;
An internal space having a space portion penetrating in the axial direction so that an electric wire for applying a voltage to the piezoelectric element is inserted therein, one end of which is coupled to a closing member of the piezoelectric element housing portion;
Consists of
The ultrasonic sensor according to claim 1, wherein a cross-sectional area in a direction orthogonal to the axial direction of the thickness of the pipe line is set to be smaller than a cross-sectional area in a direction orthogonal to the axial direction of the thickness of the cylindrical portion.
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。
A flow meter body in which a flow path for the fluid to be measured is formed;
An ultrasonic transmitter for transmitting ultrasonic waves;
An ultrasonic receiver for receiving the ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic transmitter;
A holding member for fixing and holding the ultrasonic transmitter and the ultrasonic receiver to the flowmeter body;
In an ultrasonic flow measurement device for measuring the flow rate of the fluid to be measured flowing through the flow path based on the reception signal received by the ultrasonic receiver,
At least one of the ultrasonic transmitter and the ultrasonic receiver is:
A piezoelectric element that vibrates when a voltage is applied;
A sensor holder that houses the piezoelectric element;
An ultrasonic sensor having
The sensor holder is
Storage for storing the piezoelectric element from a diaphragm that contacts the piezoelectric element, a cylindrical portion that is continuously formed on the diaphragm and covers the outer periphery of the piezoelectric element, and a closing member that closes the opening of the cylindrical portion A piezoelectric element housing portion in which a space is formed;
An internal space having a space portion penetrating in the axial direction for insertion of an electric wire for applying a voltage to the piezoelectric element, and one end of which is coupled to a closing member of the piezoelectric element housing portion;
Consists of
An ultrasonic flow rate characterized in that a cross-sectional area in a direction perpendicular to the axial direction of the wall thickness of the pipe is set smaller than a cross-sectional area in a direction orthogonal to the axial direction of the wall thickness of the cylindrical portion. measuring device.
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。
The ultrasonic sensor is provided so as to be relatively displaceable with respect to the holding member, is provided with an urging member that urges the ultrasonic sensor in a separating direction with respect to the holding member, and is provided in the flow path. A vortex generator perpendicular to the flow direction is provided,
The vortex generator has a passage communicating with the flow path of the flowmeter main body, and the ultrasonic wave receiver is in contact with the first mounting portion where the ultrasonic transmitter abuts in the middle of the passage. The ultrasonic flow rate measuring apparatus according to claim 2, further comprising a second attachment portion that contacts the ultrasonic wave.
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。   An annular member having a passage through which a fluid can pass is provided in the contact portion of the ultrasonic transmitter of the first attachment portion and the contact portion of the ultrasonic receiver of the second attachment portion. The ultrasonic flow rate measuring device according to claim 3. 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。   4. The ultrasonic flow measuring device according to claim 3, wherein an annular member having a passage through which a fluid can pass is provided on the outer circumference of the cylindrical portion of the ultrasonic transmitter and the ultrasonic receiver. 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。
The ultrasonic flow measuring device according to claim 2,
An electric wire from a piezoelectric element housed in the sensor holder of the ultrasonic transmitter and ultrasonic receiver is inserted into the conduit and connected to a substrate housed in the holding member;
An ultrasonic flow rate measuring apparatus, wherein the pipe line is integrally coupled to the sensor holder.
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。   The sound absorbing material which absorbs an ultrasonic wave is provided between the inner periphery of the ultrasonic propagation path in which the said ultrasonic transmitter and an ultrasonic receiver are inserted, and the outer periphery of the said sensor holder, It is characterized by the above-mentioned. Ultrasonic flow measuring device. 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。   The ultrasonic flow measuring device according to claim 6, wherein a sound absorbing material that absorbs ultrasonic waves is provided on an outer periphery of the conduit. 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。   The ultrasonic flow rate measuring apparatus according to claim 7, wherein the sound absorbing material guides a position of the sensor holder with respect to an inner periphery of the ultrasonic propagation path. 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。
The ultrasonic flow measuring device according to claim 2,
A pair of the ultrasonic transmitters is provided,
A pair of the ultrasonic receivers are provided,
A substrate is provided on the holding member;
The substrate is
A drive circuit having a pair of connection terminals to which the pair of ultrasonic transmitters are connected;
A receiving circuit having a pair of connection terminals to which the pair of ultrasonic receivers are connected;
An ultrasonic flow rate measuring apparatus, wherein the pair of connection terminals of the receiving circuit are provided at positions separated from both sides of the pair of connection terminals of the drive circuit.
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