JP2005345233A - 超音波式流体測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 超音波式流体測定装置の特長を損なうことなく、結露水を速やかに下流側へ排水せしめて、計測精度および信頼性を向上させる。
【解決手段】 測定管２の格納室４，５内に一対の超音波送受波器６，７を水平に配置し、超音波送受波器６，７の振動板６ａ，７ａの表面を撥水材で構成する一方、格納室４，５の内面４ａ，５ａを親水材で構成した。
【選択図】 図１

Description

本発明は、超音波伝播時間を測定して被測定流体の流量若しくは濃度を計測する超音波式流体測定装置に関し、特に、純水素燃料電池の燃料ガス流量若しくは燃料ガス濃度を計測する場合にも好適であり、計測精度および信頼性を確保する技術に関する。

従来、被測定流体が流れる測定管と、この測定管の中心線に対して斜めに交差する直線を中心線として測定管の内壁の上部および下部に凹陥形成されると共に、音響的に対向する位置に配設される一対の格納室内にそれぞれ格納される一対の超音波送受波器と、を備える超音波式流体測定装置が知られている。
この超音波式流体測定装置の特長として、測定管流路に突起部や可動部が無いため、被測定流体の流れの状態（圧力損失等）を変化させることなく使用することができる点が挙げられる。そして、被測定流体中を伝播させた音波の到達時間から流体の流量（流速）若しくは濃度（密度）を検出する原理であるため、熱線式質量流量計のように検出部に被測定流体以外のもの（結露水など）が付着すると直ちに計測不能となるといったことがなくなる。このため、前述の装置は水蒸気供給配管等の流量計として利用されている。

しかしながら、大量の結露水が格納室内に浸入し、超音波送受波器の振動板（振動面）にまで浸水した場合には、音波の送受信が妨げられるため計測誤差が生じ、更に浸水量が大きい場合には計測不能になるという問題が生じる。
この問題に対し、特許文献１（図９参照）には、測定管内壁の下部に形成された格納室の内径を超音波送受波器の外径より大きく形成することで空隙部を設け、この空隙部により結露水が超音波送受波器の振動板にかからないように収容され、乾燥流体が流れている（正常な使用状態）時に結露水を蒸発させて取り除く方法が提案されている。これにより、配管の接続替えやガス供給源（ボンベ）の交換時等に一時的に混入する水蒸気が凝縮して発生する水を処理することが可能となる。
特開２００１−１６５７２５号公報

しかしながら、燃料電池システム等、常に飽和状態まで加湿された水素ガスを燃料とする場合での適用では、大量の飛沫水が格納室内に浸入したり、被測定流体と測定配管外壁との温度差により結露水が測定管の内壁に連続的に発生してしまう。このため、格納室内の空隙部が直ちに満水状態となり、計測不能を避けられないという問題が生じるおそれがあった。

本発明は、このような問題に着目してなされたもので、上述の超音波式流体測定装置の特長を損なうことなく、結露水を速やかに下流側へ排水せしめて、計測精度および信頼性に優れた装置を提供することを目的とする。

そのため本発明では、超音波送受波器の振動板を撥水材で構成する一方、格納室の内面を親水材で構成した。

本発明によれば、結露水に対する撥水材の反発力と、親水材の吸引力との相乗効果により振動板表面の排水力を高めることができる。そして、超音波送受波器の振動板表面に継続的な結露水の浸入があっても、速やかに振動板表面から排水することにより、流体の計測不能を回避し、計測誤差や信頼性を確保することができるという効果がある。

以下、図面に基づき、本発明の実施形態について説明する。
図１は、第１の実施形態に係る超音波式流体測定装置１の基本構成を示す図である。なお図１は、装置１の平面における断面図である。図２は、装置１の使用状態を示す斜視図である。図中のＧは重力作用する向きを示している。なお、被測定流体（例えば水素ガス）は、測定管２の一方から他方に向けて（図１の左側から右側に向けて）、流速Ｖｇで流れる状態を示している。

超音波式流体測定装置１は、被測定流体が流れる測定管２と、この測定管２の中心線ＡＬ１に対して斜めに（所定角度θで）交差する直線ＡＬ２を中心線として測定管２の内壁３に音響的に対向する位置に凹陥形成される一対の格納室４，５内にそれぞれ格納される一対の超音波送受波器６，７と、を含んで構成される。
図２に示す通り、一対の格納室４，５は、双方に排水路を確保するため、中心線ＡＬ２が水平になるように設置されている。これに伴い、一対の超音波送受波器６，７が水平に配置されている。

超音波送受波器６，７の先端面の振動板６ａ，７ａは、超音波を送信または受信する。例えば、一方の超音波受波器６から送信した超音波は、被測定流体を通過した後に他方の超音波送受波器７により受信される。一対の超音波送受波器６，７の送信および受信の切換は、超音波伝播時間測定回路３０内の送受信切換回路（図示せず）により行われる。
超音波伝播時間測定回路３０は、一方の超音波送受波器から送信した超音波が他方の超音波送受波器に受波されるまでの伝播時間を両方向において算出する。すなわち超音波伝播時間測定回路３０は、流体の流量や濃度を正確に計測するために、超音波受波器６から送信した超音波が他方の超音波送受波器７に受信されるまでの順方向（超音波送受波器６→７）の伝播時間をｔ１と、他方の超音波送受波器７から送信した超音波が一方の超音波送受波器６に受信されるまでの逆方向（超音波送受波器７→６）の伝播時間をｔ２とを算出する。これらの伝播時間ｔ１，ｔ２は、流量／濃度演算回路３１に入力される。

流量／濃度演算回路３１は、伝播時間ｔ１，ｔ２に基づいて被測定流体の流量（流速Ｖｇ）若しくは濃度（密度）を算出する。
ここで超音波の伝播時間ｔ１，ｔ２と、流量（流速）や濃度（密度）との関係について説明する（例えば、特開２００２−３２３３６１号参照）。なお、ここで用いる記号は図１のものと同じとする。

超音波伝播時間測定回路３０にて求めた伝播時間ｔ１（＝ｔｄ１−ｔｒ１−ｔｅ），ｔ２（ｔｄ２−ｔｒ２−ｔｅ）は、演算回路３１において、次式を用いて流体の流速Ｖｇに変換される。
Ｖｇ＝[Ｌｍ／（２×ｃｏｓθ）]×｛１／（ｔｄ１−ｔｒ１−ｔｅ）−１／（ｔｄ２−ｔｒ２−ｔｅ）｝ ・・・式１
ここで図３に示すように、ｔ１，ｔ２は超音波送受波器６，７間の超音波伝播時間で、ｔｒ１，ｔｒ２は、先頭波から受信判定しきい値Ｖｔｈに達して以降のゼロクロス時点（受信検知タイミング）ｔｄ１，ｔｄ２までの受信検知遅れ時間である。ｔｅは、送信信号以外のノイズＷｎが受信波Ｗｒに重畳したために、本来はＰ１でゼロクロス時点として検出されるものが、Ｐ２へずれて検出したことによる検出誤差時間である。

尚、受信検知遅れ時間ｔｒ１，ｔｒ２は、超音波周波数の逆数（周期）の倍数となるから、所定の値を代入できるが、検出誤差時間ｔｅは偶然誤差であるため、実時間処理が求められる計測では補正することはできず、そのまま流速の計測誤差となる。
その他、Ｌｍは、超音波送受波器６，７の対向する距離（超音波の伝播距離）で、Ｃｇ，Ｖｇはそれぞれ被測定流体の音速，流速を示し、θは測定管２の中心線ＡＬ１と超音波送受波器６，７の対向線ＡＬ２との交差角度である。

式１で求めた流体の流速Ｖｇは、式２を用いて体積流量へ変換され、流量計測結果として出力される。
Ｑｖ＝Ｖｇ×Ａ×Ｋ ・・・式２
ここで、Ａは被測定流体の流れる測定管２の断面積で、Ｋは測定管２内の流速分布補正係数である。

また、流体の濃度（密度ρ）を求める場合には、演算回路４において、まず、式３を用いて音速Ｃｇを求め、続いて式４を用いてモル質量Ｍに変換した後、流体の平均モル質量と、計測対象の分子のモル質量との比を計算して濃度を求める。
Ｃｇ＝（Ｌｍ／２）×｛１／（ｔｄ１−ｔｒ１−ｔｅ）＋１／（ｔｄ２−ｔｒ２−ｔｅ）｝ ・・・式３
Ｍ＝γ×Ｒ×Ｔｇ／Ｃｇ² ・・・式４
ここで、γは比熱比、Ｒはガス定数、Ｔｇはガス温度（Ｋ）である。このようにモル質量Ｍを求める式４では、音速Ｃｇの２乗の値Ｃｇ²を代入することから受信検知遅れ時間ｔｒ１，ｔｒ２の影響は更に大きくなる関係にある。

なお、図１のように、一対の超音波送受波器６，７を直線上に対向するように配置し、被測定流体に対して透過的に超音波伝播経路を形成する透過伝播方式（透過型）の他に、一対の超音波送受波器６，７を流れ方向に整列配置し、一方から出射した超音波を、測定管２の内壁３で反射させて他方の送受波器に受波せしめるようにし、超音波の伝播経路をＶ字状とする反射伝播方式（反射型）を採用してもよい。この２方式は伝播経路長の違いがあるのみで、原理的にも、流れに対する格納室４，５の開口４ｂ，５ｂの形成状態も等価である。

以下、本実施形態の特徴部分について図４に従って説明する。
図４（ａ）は図１，２中の仮想平面Ａにおける断面図、図４（ｂ）は図１，２中の仮想平面Ｂにおける断面図を示している。本発明では超音波送受波器６，７を水平方向に配置して流体の測定を行うものであり、ここでは特に結露水が発生しやすい、測定管２の下流側に凹陥形成された格納室５およびこれに格納された超音波送受波器７に有効である。なお、測定管２の上流側に凹陥形成された格納室４およびこれに格納された超音波送受波器６についても同じく実施するため、図では同じく示している。

ここで、格納室４，５は一端（流体が流れる側）４ｂ，５ｂが開口して他端が閉じた略円筒状である。一方、超音波送受波器６，７は略円柱状であり、その外径は格納室４，５の内径より若干小さく形成されている。このため、格納室４，５内に超音波送受波器６，７を格納した場合には、格納室４，５の内側と超音波送受波器６，７の外側とに隙間が生じる。

そして、超音波送受波器６，７の振動板６ａ，７ａの外表面には、撥水材をコーティングしている。超音波送受波器６，７の側面（円筒面）６ｂ，７ｂには、親水材をコーティングしている。撥水材の撥水作用（反発作用）により振動板６ａ，７ａに結露する水を垂直に滴下させると共に、親水材の親水作用（吸引作用）により、振動板６ａ，７ａ表面の排水力を高めることが可能となる。

特に、純水素燃料電池の燃料ガス流量若しくは燃料ガス濃度を計測する場合等のように、測定管２の内壁および格納室４，５内に結露水が連続的に発生してしまう状態においても、超音波送受波器６，７の振動板６ａ，７ａ上の水滴Ｄを効率的に排除可能となる。
一方、格納室４，５の内面（内周面）４ａ，５ａには、親水材をコーティングしている。親水材の親水作用（吸引作用）により、超音波送受波器６，７の振動板６ａ，７ａ表面にて滴下された結露水を効率よく排水可能とする。なお、この場合、親水材に吸引した結露水は格納室４，５出口付近での測定管内の被測定流体の流速により連続的に排水されるので、超音波送受波器６，７は必ずしも水平に配置されていなくとも結露水を排出可能である。また、格納室４，５の内面４ａ，５ａの親水材と、超音波送受波器６，７の側面６ｂ，７ｂの親水材とを連続して形成してもよい。これにより更に効率よく水滴を排出可能とする。

また、測定管２の内面３にも親水材をコーティングしている。これにより、測定管２の内壁３および格納室４，５の内面４ａ，５ａでは結露水が内面４ａ，５ａに沿って平滑的に拡散し、水膜が厚くなるに伴い重力により底面側へ移動するため、特に内面４ａ，５ａの天井からの結露水の滴下を防止できることから、超音波送受波器６，７の振動板６ａ，７ａへの水滴の付着がなくなる。そして、測定管２の下流側に水を排出することが可能となり、水滴により超音波送受波器６，７の送受信が妨げとなることはなくなる。

また、上流から被測定流体に乗って超音波送受波器６，７の振動板６ａ，７ａに運び込まれる飛沫水は、表面張力により大きな水玉へと成長するに伴い重力により底面側へ移動する。そして振動板６ａ，７ａの外周端まで移動した水玉状の結露水Ｄは、側面６ｂ，７ｂの親水材または、格納室４，５の内面４ａ，５ａの親水材に接触すると、親水材の吸引力の合成力によって速やかに測定管２の内壁３側に移動することになる。

従って、結露水や飛沫水は被測定流体によって押し流されて速やかに下流側へ排水されることから超音波の送受信が妨げられることはなくなる。
本実施形態によれば、被測定流体（例えば、水素ガス）が流れる測定管２と、この測定管２の中心線ＡＬ１に対して斜めに（所定角度θで）交差する直線ＡＬ２を中心線として測定管２の内壁３に音響的に対向する位置に凹陥形成される一対の格納室４，５内にそれぞれ格納される一対の超音波送受波器６，７と、を備え、一方の超音波送受波器６から送信した超音波が他方の超音波送受波器７に受波されるまでの伝播時間ｔを両方向において算出し、これらの伝播時間ｔ１，ｔ２に基づいて被測定流体の流量若しくは濃度を測定する超音波式流体測定装置において、超音波送受波器６，７の振動板６ａ，７ａの表面を撥水材で構成する一方、格納室４，５の内面４ａ，５ａを親水材で構成した。このため、結露水（水滴Ｄ）に対する撥水材の反発力と、親水材の吸引力との相乗効果により振動板表面の排水力を高めることができる。そして、超音波送受波器の振動板表面に継続的な結露水の浸入があっても、速やかに振動板表面から排水することにより、流体の計測不能を回避し、計測誤差や信頼性を確保することができる。

また本実施形態によれば、測定管２の内面３を親水材で構成した。このため、測定管２の内面３に水滴を発生させることを防止でき、格納室４，５の内面４ａ，５ａからの水分も測定管２の下流側へ排出することができる。
また本実施形態によれば、超音波送受波器６，７の側面６ｂ，７ｂを親水材で構成した。このため、超音波送受波器６，７の振動板６ａ，７ａの水滴Ｄを効率よく排出できる。

また本実施形態によれば、超音波送受波器６，７の中心線を略水平に構成した。このため、結露水を効率よく排出することができる。
次に、第２の実施形態について図５に基づいて説明する。なお、図５（ａ）は図１，２中の仮想平面Ａにおける断面図、図５（ｂ）は図１，２中の仮想平面Ｂにおける断面図を示している。

本実施形態では、振動板６ａ，７ａ前方（図５（ｂ）の左側）の格納室４，５内の底面に、傾斜部材１０を新たに設けた。図示の通り、傾斜部材１０は、振動板６ａ，７ａ側から格納室４，５の開口４ｂ，５ｂ側に向けて薄肉となるように形成されている。
傾斜部材１０は、図５（ａ）に示す通り、格納室４，５の底面側半分に円弧状に形成している。これにより、超音波の送受信を妨げないように伝播路が形成される。傾斜部材１０の円弧上端は、振動板６ａ，７ａの外周と同心円となるように形成されている。図５（ｃ）に傾斜部材１０の斜視図を示す。

図５（ｂ）に示す通り、超音波送受波器６，７の振動板６ａ，７ａ側における傾斜部材１０の端部１０ａは、振動板６ａ，７ａと所定距離Ｆだけ離間している。この所定距離Ｆは、水滴の直径より小さいものである（Ｆ＜Ｄ）。これにより、振動板６ａ，７ａに存在する水滴Ｄを毛細管作用により速やかに格納室４，５の底面側に移動可能とする。
傾斜部材１０の底面側には、格納室４，５の内面（底面）４ａ，５ａとの間に長手方向の微小溝１１を形成している。この微小溝１１は、図５（ａ）に示す通り、傾斜部材１０の底面側に円周上に所定の間隔で複数個形成されている。これにより、振動板６ａ，７ａで成長した水滴Ｄは、前述の振動板６ａ，７ａと傾斜部材１０の端部１０ａとの毛細管作用により格納室４，５の底面へ速やかに移動した後、更に微小溝１１を通じて格納室４，５の開口４ｂ，５ｂ側へ移動することになる。

そして、超音波送受波器６，７の側面６ｂ，７ｂと、格納室４，５の底面との間に結露水が溜まることを防止する。格納室４，５の開口４ｂ，５ｂまで移動した結露水は、被測定流体によって下流側へ押し流されて排水されることにより超音波の送受信が妨げられることがなくなる。
なお、傾斜部材１０は、振動板６ａ，７ａ上の水滴Ｄを効率的に移動させるため、親水材により構成されている。

本実施形態によれば、振動板６ａ，７ａ前方（図５（ｂ）の左側）の格納室４，５内の底面側に、振動板６ａ，７ａと所定距離Ｆ離間して形成され、振動板６ａ，７ａ側から格納室４，５の開口４ｂ，５ｂ側に下向きに傾斜すると共に親水材で構成した傾斜部材１０を設けた。このため、振動板６ａ，７ａ上に存在する水滴Ｄを傾斜部材１０に導くことで効率よく排水することができる。

また本実施形態によれば、傾斜部材１０には、格納室４，５の底面との間に長手方向の微小溝１１を形成した。このため、超音波送受波器６，７の側面６ｂ，７ｂと、格納室４，５の底面との間に結露水が溜まることを防止できる。
次に、第３の実施形態について図６に基づいて説明する。なお、図６（ａ）は図１，２中の仮想平面Ａにおける断面図、図６（ｂ）は図１，２中の仮想平面Ｂにおける断面図を示している。

本実施形態では、格納室４，５内の底面に、振動板６ａ，７ａから格納室４，５の開口４ｂ，５ｂに向けて薄肉となる弾性傾斜部材２０を新たに設けた。図６（ｃ）に弾性傾斜部材２０の斜視図を示す。
弾性傾斜部材２０は、図６（ａ）に示す通り、格納室４，５の底面側半分に円弧状に形成する一方、図６（ｂ）に示す通り、超音波送受波器６，７の側面６ｂ，７ｂと、振動板６ａ，７ａの下側外周と密着している。これにより、格納室４，５の底面と、超音波送受波器６，７の側面６ｂ，７ｂとの間に結露水が溜まる空間が無くなり、更に振動板６ａ，７ａで成長した水滴Ｄは弾性傾斜部材２０の傾斜部分を伝って流路へ移動可能となる。

そして、弾性傾斜部材２０の傾斜部分には、振動板６ａ，７ａから所定距離離間し、親水材で構成した薄板２１が貼り付けてある。ここで前記所定距離は、弾性傾斜部材２０に親水材を構成することにより、振動板６ａ，７ａの振動が減衰し送受信能率を低下しない程度の距離を実験等により設定し、確保することが望ましい。
なお、弾性材は、振動板６ａ，７ａから測定管２へ伝達される振動を緩和すること、または振動板６ａ，７ａの振動を減衰させ送受信能率を低下させないために弾性係数の低い材料が望ましく、一例としてシリコン系ゴム材が使用できる。

本実施形態によれば、格納室４，５内の底面側に、振動板６ａ，７ａ側から格納室４，５の開口４ｂ，５ｂ側に下向きに傾斜すると共に超音波送受波器６，７の概略半分の側面に密着する、弾性材で構成した弾性傾斜部材２０を設けた。このため、格納室４，５の底面（内面４ａ，５ａ）と、超音波送受波器６，７の側面６ｂ，７ｂとの間に水たまりが生じるおそれがなくなる。そして、弾性傾斜部材２０は弾性材で構成されることから、超音波送受波器６，７の振動板６ａ，７ａから格納室４，５（測定管２）への振動の伝達を緩和できる。

また本実施形態によれば、弾性傾斜部材２０の傾斜部分を、振動板６ａ，７ａから離間し、親水材で構成した。これにより振動板６ａ，７ａの撥水材による反発力と、薄板２１の親水材による吸引力との合成力によって水滴Ｄは、薄板２１へと速やかに移動することになる。
次に、第４の実施形態について図７に基づいて説明する。

本実施形態では、振動板６ａ，７ａの前方（図の左側）の格納室４，５内の上面（天井面）側に上側傾斜部材２２を新たに設けた。
上側傾斜部材２２は、図７（ａ）に示す通り、格納室４，５の上面側半分に円弧状に形成している。これにより、超音波の送受信を妨げないように伝播路が形成される。上側傾斜部材２２の円弧上端は、振動板６ａ，７ａの外周と同心円となるように形成されている。

図７（ｂ）に示す通り、上側傾斜部材２２は、格納室４，５の上面開口側から振動板６ａ，７ａの上側外周端に向かって傾斜し、振動板６ａ，７ａ前方に離間して形成されている。すなわち、上側傾斜部材２２は、格納室４，５の開口４ｂ，５ｂに向けて薄肉となるように傾斜して形成されている。なお、上側傾斜部材２２が振動板６ａ，７ａ前方に離間する距離は、少なくとも水滴Ｄの半径より大きい必要があり、被測定流体の流れの影響により水滴Ｄが垂直に滴下しないことを想定すると、水滴Ｄの直径以上であることが好ましい。

また上側傾斜部材２２の傾斜面には、親水材で構成した薄板２４を貼り付けて更に親水性を高めている。
上側傾斜部材２２の断面形状は、図７（ｂ）に示す通り、下側が頂点となるように三角形となっており、この頂点となる部分（内壁）に凹溝２３を形成する。従って、図７（ａ）に示す通り、上側傾斜部材２２の下側頂部には、半円弧状の凹溝２３が形成されている。

上側傾斜部材２２の凹溝２３は、前述の弾性傾斜部材２０の上面と当接している。
これにより、格納室４，５の天井壁の結露水（水滴Ｄ）は、重力により上側傾斜部材２２の下側頂部となる凹溝２３へ移動し、更に凹溝２３を伝って底面側の弾性傾斜部材２０へ移動することになる。弾性傾斜部材２０へ移動した結露水は、薄板２１を伝って格納室４，５の開口４ｂ，５ｂ側へ移動することになる。格納室４，５の開口４ｂ，５ｂまで移動した結露水は、被測定流体によって下流側へ押し流されて排水されることから超音波の送受信が妨げられることがなくなる。

なお、格納室４，５の上面に上側傾斜部材２２を設け、前述の実施形態のいずれかと組み合わせることも可能である。すなわち、格納室４，５の底面に親水材を使用した場合、底面に傾斜部材１０を設けた場合、底面に弾性傾斜部材２０を設けた場合、のいずれか１つと組み合わせることも可能である。
本実施形態によれば、振動板６ａ，７ａ前方（図６の左側）の格納室４，５内の上面側に、格納室４，５の上面開口側から振動板６ａ，７ａの上側外周端に向かって傾斜し、振動板６ａ，７ａ前方に離間した上側傾斜部材２２を設けた。このため、格納室４，５内の上面の水滴を、超音波送受波器６，７の振動板６ａ，７ａに伝わることなく測定管２の下流側へ排出できる。

また本実施形態によれば、上側傾斜部材２２の内壁の円周方向に凹溝２３を形成した。このため、格納室４，５内の上面の水滴を、上側傾斜部材２２の凹溝２３を伝って格納室４，５の底面に排出することができる。
次に、第５の実施形態について図８に基づいて説明する。
本実施形態では、測定管２の内壁３に存在する水滴Ｄ（結露水）が格納室４，５内に入り込むことを抑制する。

測定管２の内壁３において、格納室４，５の開口４ｂ，５ｂから上流側の所定距離だけ撥水材で構成した撥水部材２５を設けている。これよりも上流側の内壁３には、親水材を使用している。なお、内壁３の上流側に撥水部材２５を設ける距離は、測定管２内を流れる測定流体の流速に応じて決定すればよい。
これにより、格納室４，５の開口４ｂ，５ｂより上流側の内壁３を伝って流れる結露水は、格納室４，５の付近の撥水部材２５と、これより上流の親水材との境界に沿って、結露水の流れが偏向可能となる。さらに境界から溢れた結露水は撥水部材２５の表面に浸入し、撥水部材２５の表面を伝って重力方向下方に流れる。このとき、重力方向下方に流れる結露水の量は被測定流体の流速が速いほど少なくなるため、撥水部材２５を設ける距離を長くするほど、格納室４，５に入り込む結露水の量は少なくなる。この距離は実験等により確認し設定することが好ましいが、撥水部材２５表面に浸入した結露水が直に格納室４，５の方に移動せずに重力方向下方に流れるためには、少なくとも結露水の直径以上であることが好ましい。そして、測定管２の内壁３を伝う結露水が、超音波送受波器６，７の振動板６ａ，７ａ表面への浸入が阻止される。

なお、本実施形態は、前述したいずれの実施形態の１つとの組合せも有効である。
本実施形態によれば、格納室４，５の開口４ｂ，５ｂから測定管内壁３の上流側に、所定距離だけ撥水部材２５を設けた。このため、超音波送受波器６，７の振動板６ａ，７ａの表面への結露水の浸入を阻止でき、計測誤差や信頼性を確保できる。
なお、これまでは撥水材と親水材との組合せにより、結露水を速やかに下流側へ排水させるための実施形態を説明してきたが、撥水材の一例としてはフッ素系材料（樹脂）がある。撥水材を超音波送受波器６，７の振動板６ａ，７ａに形成させる用法としては、コーティングや、薄板の貼り付けまたはソリッド材による成形の何れでもよい。

また親水材の一例としては酸化チタン系材料や、シラン化合物がある。また発泡材料など微細孔を有する材料においても有効である。

超音波式流体測定装置の基本構成を示す図 超音波式流体測定装置の使用状態を示す斜視図 超音波伝播時間の計測を説明するための図 第１の実施形態を示す断面図 第２の実施形態を示す断面図 第３の実施形態を示す断面図 第４の実施形態を示す断面図 第５の実施形態を示す断面図 従来の超音波式流体測定装置を示す図

符号の説明

１…超音波式流体測定装置、２…測定管、３…内壁、４…格納室、４ａ…開口、５…格納室、５ａ…開口、６…超音波送受波器、６ａ…振動板、７…超音波送受波器、７ａ…振動板、１０…傾斜部材、１０ａ…端部、１１…微小溝、２０…弾性傾斜部材、２１…薄板、２２…上側傾斜部材、２３…凹溝、２４…薄板、２５…撥水部材

Claims (11)

1. 被測定流体が流れる測定管と、この測定管の中心線に対して斜めに交差する直線を中心線として測定管の内壁に音響的に対向する位置に凹陥形成される一対の格納室内にそれぞれ格納される一対の超音波送受波器と、を備え、一方の超音波送受波器から送信した超音波が他方の超音波送受波器に受波されるまでの伝播時間を両方向において算出し、これらの伝播時間に基づいて被測定流体の流量若しくは濃度を測定する超音波式流体測定装置において、
   前記超音波送受波器の振動板の表面を撥水材で構成する一方、前記格納室の内面を親水材で構成したことを特徴とする超音波式流体測定装置。
2. 前記測定管の内面を親水材で構成したことを特徴とする請求項１記載の超音波式流体測定装置。
3. 前記超音波送受波器の側面を親水材で構成したことを特徴とする請求項１または請求項２記載の超音波式流体測定装置。
4. 前記超音波送受波器の中心線を略水平に構成したことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の超音波式流体測定装置。
5. 前記振動板前方の前記格納室内の底面側に、前記振動板と所定距離離間して形成され、前記振動板側から前記格納室の開口側に下向きに傾斜すると共に親水材で構成した傾斜部材を設けたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の超音波式流体測定装置。
6. 前記傾斜部材には、前記格納室の底面との間に長手方向の微小溝を形成したことを特徴とする請求項５記載の超音波式流体測定装置。
7. 前記格納室内の底面側に、前記振動板側から前記格納室の開口側に下向きに傾斜すると共に前記超音波送受波器の概略半分の側面に密着する、弾性材で構成した弾性傾斜部材を設けたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の超音波式流体測定装置。
8. 前記弾性傾斜部材の傾斜部分を、前記振動板から離間し、親水材で構成したことを特徴とする請求項７記載の超音波式流体測定装置。
9. 前記振動板前方の前記格納室内の上面側に、前記格納室の上面開口側から前記振動板の上側の外周端に向かって傾斜し、前記振動板前方に離間した上側傾斜部材を設けたことを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか１つに記載の超音波式流体測定装置。
10. 前記上側傾斜部材の内壁の円周方向に凹溝を形成したことを特徴とする請求項７記載の超音波式流体測定装置。
11. 前記格納室の開口から測定管内壁の上流側に向かって順に撥水材、親水材を設けたことを特徴とする請求項１〜請求項１０のいずれか１つに記載の超音波式流体測定装置。

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