JPH11510257A - 寄生超音波を減衰させるための超音波流体カウンタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、超音波測定経路を集合的に画定して少なくとも一つの超可聴周波数に従い前記超音波測定経路に沿って流体の中で超音波を発信／受信する少なくとも二つの超音波変換器（１２，１４）を含む超音波流体カウンタ(１０；１１０)であって、特に前記流体カウンタの外側で発生して単数または複数の超可聴周波数に従って流体により伝送される寄生超音波を減衰させるための減衰手段（３０，３６，４６，５２，６０，７０，８０，９０，９５，１８０）を有することを特徴とする超音波流体カウンタ（１０；１１０）に関する。

Description

【発明の詳細な説明】 寄生超音波を減衰させるための超音波流体カウンタ 本発明は、超音波測定経路を集合的に画定して少なくとも一つの超可聴周波数 に従い前記測定経路に沿って流体の中で超音波を発信／受信する超音波変換器を 含む超音波流体カウンタに関する。 長年の間、流体の速度は、流体の中で超音波変換器から出された超音波を前記 流体の流れる方向とその反対の方向に伝送し、両方向に出された波の伝わりをそ れぞれ測定することにより測定してきた。 流体の速度の測定に基づいて、その流れと、所定の時間内に流れた流体の量を 測定するのは容易なことである。超音波流体カウンタを取り付ける場合は、圧力 調整器の隣に設置することができる。 圧力調整器は数バールの気体の圧力を超音波気体カウンタの上流側で約２０ミ リバールまでに減圧することができる。 現在、調整機における圧力の降下がかなりの雑音の発生源となっており、この 圧力の降下が高い圧力振幅を持つ寄生超音波を引き起こす可能性があり、その単 数または複数の周波数はカウンタの超音波変換器のそれと一致することが分かっ ている。 これらの寄生超音波は、流体の流れを介して超音波変換器まで伝送される。こ れにより、全く受け入れられないほどの測定エラーが生じるのである。 論理的解決法の一つとして、調整器から出る雑音のレベルが高すぎない場合に 限り、変換器が出す超音波の振幅を大きくする方法がある。 しかし、振幅を大きくするにも技術的に限度がある。 また、別の解決方法として、超音波変換器の伝送周波数を上げる方法がある。 しかし、この方法を使うと、カウンタのエネルギーの消費が増えるため、電池で 操作している場合は欠点となる。 さらに、変換器の伝送周波数はある限度までしか上げることができず、それ以 上になると変換器をより周波数の高い変換器に交換しなければならない。しかし 、これらの変換器に交換するということは、前の変換器に対する技術の変更を意 味 し、これは超音波測定経路の特性や前記カウンタのエレクトロニクスの研究にま でも影響することがしばしばである。 本発明の目的は、 ‐ 流体の取入れおよび排出用開口部と、 ‐超音波測定経路を集合的に画定し、少なくとも一つの超可聴周波数により前記 超音波測定経路に沿って流体の中で超音波を送信／受信する少なくとも二つの超 音波変換器と、 ‐前記流体カウンタの外側で発生して単数または複数の超可聴周波数で流体によ り伝送される寄生超音波を減衰するための手段であって、外部の発生源と超音波 測定経路との間に配置され、カウンタに使用される単数または複数の超可聴周波 数に対して少なくとも部分的には吸収性のある材料で形成された手段と、 ‐を含み、 ‐ 開口部の一つと超音波測定経路の間に、寄生超音波を減衰するための手段が 配置されているチャンバを含む、 ‐ ことを特徴とする超音波流体カウンタを提供することにより、上記のような 問題を解決することにある。 本文中、「減衰」とは、一般的に寄生超音波の超音波測定のためにカウンタで使 用される単数または複数の周波数を減衰させることを表している。 このように、カウンタの中のチャンバ内の寄生超音波の振幅を減衰させること により、これらの寄生波が超音波変換器を妨害しないようにすることができる。 本発明の特徴の一つによると、寄生超音波を減衰させるための手段はチャンバ の中に設置され、前記波が吸収材上で多重反射をするようになっている。 本発明の実施形態の一つによると、減衰手段は、流体が流れるための入口と出 口を一つずつ含み、入口と出口との間で寄生超音波のスクリーンのような役割を 果たす。 この減衰手段は超音波を吸収する材料でできた壁を有する。減衰手段の壁を、 前記手段の内側に向かって曲げて、手段の入口と出口の間で寄生超音波のスクリ ーンの役割を果たすようにことができる。 もう一つの実施形態によると、減衰手段は、流体が流れるための入口と出口を 一つずつ含み、また、寄生超音波の入口と排出口の間のスクリーンとしての役割 を果たすように入口と出口との間に配置された少なくとも一つの障害物を含んで いる。障害物は超音波を吸収する材料でもよい。 本発明の好ましい特徴によると： ‐障害物は入口の向かい側に配置されている。 ‐障害物は入口からの流体の流れを少なくとも２本の流れに分岐させる。流れを 分けることにより、比較的大きい通路を確保することができ、従って負荷損失を 比較的少なく抑えることができる。 ‐障害物は流れが分岐しやすいように入口の向かい側に入口に向って伸びた翼形 を有している。 ‐障害物は排出口の向かい側に出口に向って伸びた翼形を有している。 ‐障害物は流れが前記障害物の廻りを完全に循環することができるような形を有 している。 障害物は、超音波を反射する部分を含んでいてもよい。また、障害物全体が、カ ウンタで使用する単数または複数の超可聴周波数までの超音波を反射する材料で できていてもよい。 カウンタの外部にあるノイズ源が前記カウンタの上流側(下流側)にある場合は 、減衰手段は超音波測定経路の上流側（下流側）に配置される。 さらに、減衰手段を超音波測定経路の上流側と下流側の両方に置くことができ る。 本発明のもう一つの実施形態によると、カウンタは、流体が上流から下流に向 って流れるようになっている、一方の先端がある一定の長さ以上測定チャンバを 貫通している軸線流測定パイプと、前記測定チャンバの中の前記先端を含む測定 パイプの貫通している部分の少なくとも一部上に配置されている寄生超音波を吸 収する材料を含み、前記測定パイプの外側に、流体がこのパイプの軸線に平行に 、且つ、前記パイプ内の流体の流れとは反対方向に流れる少なくとも一つの空間 を形成している。 従って、流体は、寄生超音波を測定パイプに沿ってかなりの長さにわたって吸 収する材料と接しているため、その材料上で前期波が多重反射し、これらの超音 波の振幅を強く減衰させることができる。 さらに、この減衰は（外部にあるノイズ源の位置により）測定チャンバ内の測 定経路のすぐ上流または下流で行われるため、測定経路がこれらの寄生波により 分散されることはない。 この実施形態は、減衰手段が測定経路からより離れた位置にある場合の実施形 態よりもさらに有効である。後者の実施形態ではやはり超音波の一部がカウンタ の金属構造により伝達され、前記減衰手段を避けて別のルートを通って測定経路 に到達するからである。 この実施形態によると、測定パイプの廻りではそれを取り巻く空間に寄生超音 波を吸収する材料が備え付けられており、測定チャンバの壁と接触している。 また、この実施形態では、超音波を吸収する材料はまず測定チャンバの壁と接 触しており、次に測定パイプと接触して前記測定パイプの両側に溝型の二つの空 間を作っている。 特に、超音波を吸収する材料が完全に測定パイプを包み込んでおり、溝が前記 測定パイプと接触しないようになっている。 このように、それぞれの溝の中を流れる流体は寄生超音波を吸収する材料で全 体的に囲まれているため、減衰の有効性をさらに増すようになっている。 その他の特性と利点は、比制限的な例として示されている次の説明を読み、そ れに付随する図面を参照することによりさらに明確になる。 ‐第１図は超音波気体カウンタの形状の長手方向の断面概略図である。 ‐第１ａ図は、寄生超音波を減衰するための手段が図１のチャンバ２２内の図１ と同じ面上に配置されている、最初の実施形態の拡大断面概略図である。 ‐第２ａ図は、寄生超音波を減衰するための手段の第２の実施形態の、第１ａ図 と同様の概略図である。 ‐第２ｂ図は第２a図のA-Aに沿って切断した断面図である。 ‐第３図は第２a図に示された減衰手段の最初の変形例の概略図である。 ‐第４図は第２Ｉa図に示された減衰手段の第２の変形例の概略図である。 ‐第５図は第２a図に示された減衰手段の第３の変形例の概略図である。 ‐第６図は寄生超音波を減衰するための手段の第３の実施形態の、第１a図と同 様の拡大概略図である。 ‐第６aは第６図のB-Bに沿って切り取った断面図である。 ‐第６b図は第６図と第６a図に示された減衰手段の最初の変形例の、第６a図と 同じ切断面から見た概略図である。 ‐第７図は第６図に示された減衰手段の第２の変形例の縮尺概略図である。 ‐第８図は第６図に示された減衰手段の第３の変形例の概略図である。 ‐第９図は第６図に示した減衰手段の第４の変形例の概略図である。 ‐第１０図は寄生超音波を減衰するための手段の第４の実施形態の、第６図と同 様の概略図である。 ‐第１１図は第１０図に示された減衰手段の最初の変形例である。 ‐第１１a図は第１０図に示した減衰手段の第２の変形例である。 ‐第１２図はもう一つ超音波気体カウンタの形状の、図１のそれと同様の長手方 向の断面概略図である。 ‐第１３図は第１２図のC-Cに沿って切断した一部断面図である。 ‐第１４図は第６図と同様の減衰手段の拡大断面概略図で、第１２図に示された 気体カウンタに適用されたものである。 ‐第１５図は第１４図をD-Dに沿って切断した断面図である。 ‐第１６図は気体が流れる入口と出口が一線上に並んでいる超音波気体カウンタ に使用する、寄生超音波を減衰する手段のもう一つの例の断面図である。 ‐第１７図は図１の超音波気体カウンタの下流で測定された雑音のスペクトルを 写した二つの曲線AとBを表したもので、寄生超音波を減衰するための手段を使わ なかった場合(曲線A)と第２a図および第２b図に表された寄生超音波を減衰する ための手段を使った場合(曲線B)をそれぞれ表している。 ‐第１８a図と第１８b図は、外部にノイズ源があり、図１に示した気体カウンタ の中の一つの超音波変換器が伝送して、もう一つの変換器が受信した超音波信号 を、寄生超音波を減衰するための手段がない場合(第１８ａ図)と、第１１a図に 示した減衰手段がある場合（第１８b図）とでそれぞれ表したものである。 ‐第１９図は、減衰手段のもう一つの実施形態を表す第３の超音波気体カウンタ の形状の長手方向の断面概略図である。 ‐第２０図は第１９図をE-Eに沿って切断した断面図である。 ‐第２１図から第２３図は第２０図の変形例である。 図１は二つの超音波変換器１２、１４が筒状の測定パイプ１６の向かい合う二つ の先端に配置されており、前記パイプの中を流れている流体の中の長手方向の超 音波測定経路を集合的に画定する超音波気体カウンタ１０の長手方向の概略断面 図である。 それぞれの変換器は約４０kHzの超可聴周波数で流体の中を伝わる超音波を伝 送し、受け取る。 本発明は、超音波変換器の配置や数、あるいは使用する単数または複数の周波 数でさえもある特定のものに制限していないところが注目すべき点である。例え ば、特許出願WO９１０９２８０で述べられている様に、パイプの形状は横断面が 長方形の開口でもよく、また、変換器は前記パイプ内の一つの壁上に配置しても よい。 また、特許出願DE４２４１２２５で述べられているように、３つ以上の超音波変 換器を使用することも可能である。 この図によると、カウンタ１０はU字型の取入れ口１８と排出口２０に接続さ れた本体からなる。取入れ口から入ってくる気体の流れは、第１のチャンバ２２ に入り、この長手方向のチャンバを超音波測定パスの軸線XX’に沿って横切り、 超音波変換器の一つ１２と測定パイプ１６の第１の部分を収容している小型の第 ２のチャンバに流入される。 壁２６がカウンタの本体を二つの部分に分けており、測定パイプ１８がそこを 通り抜けている。このように、カウンタの取入れ口と排出口との間を気体が唯一 通れる通路は測定パイプ１６により形成されている。 第２のチャンバ２４の取入れ口で、気体の流れは１８０度廻り、測定パイプ１ ６の第１の部分の横を、壁２６から離れる方向に移動しながら長手方向XX’に進 み、もう度１８０度廻って前記パイプ１６に入る。気体の流れは測定パイプ１６ を通り、変換器１４と測定パイプ１６の第２の部分を収容している小型の第３の チャンバ２８へ流れる。 測定パイプを出る時、気体の流れは１８０度廻り、パイプの第２の部分の横を 、 壁２６に向って長手方向XX’に進み、もう１度１８０度廻ってこのチャンバ２８ を出る。すると、流れは第４のチャンバ２９に入り、壁２６から離れる方向に移 動しながら軸線XX’に沿って長手方向に進み、カウンタの排出口２０を通って出 る。図１に示すように、カウンタは壁２６を含む平面に関して対称であり、軸線 XX’に対して垂直である。圧力調整器（図示せず）は前記カウンタの上流側に設 置されており、特に、４０Hzの周波数で気体の流れの中を伝わり、変換器１２と １４の間で行う超音波測定を妨害するほどの高圧振幅を持つ寄生超音波を発生さ せる外部のノイズ源となっている。 干渉のリスクをなくすため、カウンタには寄生超音波の振幅を減衰するための 手段が圧力調整器と超音波測定経路の間に設置されている。図の明確性を確保す るため、これらの減衰手段は図１には示していない。この例では寄生超音波を減 衰するための手段はカウンタの第１のチャンバ２２の中に配置されている。 とはいえ、減衰手段はカウンタの一部をなさずに、取入れ口１８の上流側でノ イズ源の下流側に設置されるのが望ましい。 第１a図に示すように、本発明の最初の実施形態によると、寄生超音波を減衰 するための手段３０はカウンタの第１のチャンバ２２に相当するチャンバで形成 されており、前記カウンタの取入れ口１８に相当する取入れ口と、図１の第１チ ャンバ２２と第２チャンバ２４との間の開口部に相当する排出口３２からなる。 第１a図は図１と同じ平面上にあり、図１のチャンバ２２の拡大図である。 チャンバ２２には変換器と変換機の間で伝達される超音波の周波数と同じ周波 数を持つ超音波を吸収する材料でできている壁がある。 吸収材料は多孔性の構造であり、孔の寸法は希望の減衰が行われるように選ん である。例えば、４０Hzで１センチメートルごとに約１５デシベルの減衰特性を 有する材料が選ばれている。このような材料には、例えば、密度が３０から８０ kg／ｍ³の、イソシアン酸塩とポリアルコールの混合であるポリウレタン・フォ ームなどがある。 フォームの硬さは曲げやすいものでもよく、あるいは硬いものでもよい。 例えば、ポリウレタン・フォームはフランスのVenette B.P.６０９ Compiegne にあるROBBE S.A 社により商品化されたIsorob０５８とIsothane１３２０を同量 混合することにより作ることができる。 吸収材料で作られた壁に関しては、例として厚さ約５mmのものを選んでいる。 気体カウンタにこのタイプのチャンバに取り付けることにより、寄生超音波が 上流から来る流れにより伝わって、壁を構成している吸収物質上で数回偏向され 、それによりこれらの波の振幅が減衰される。従って、雑音レベルを２０デシベ ル減衰することが可能である。 前記チャンバ３２の取入れ口１８と排出口３２は一線上に並んでいてもよい。 本発明の第２の実施形態に従って、寄生超音波を減衰するための手段３６が第 ２a図と第２b図に示されている。 取入れ口１８の向かい側にあるチャンバ２２の壁３８は前記チャンバの内側に 向って、前記取入れ口の方向に曲げられているため、中央が突起した形状になっ ており、それにより、他の壁４０、４１、４２で前記中央の突起を部分的に囲む 溝を形成している。チャンバの壁は超音波を吸収する材料でできている。溝４４ は超音波に対するトラップを構成しており、最初に中央の突起３８の上面で反射 した後、何回も反射してエネルギーを失うようになっている。 壁３８は取入れ口１８と排出口３２との間のスクリーンとして使用できるよう に曲げられており、寄生超音波が反射せずに取入れ口から排出口まで直接進むこ とのないようにする。 一つの変形例に従って、寄生超音波を減衰させるための手段４６が第３図に示 されている。 この図では、チャンバ２２の互いに向き合う壁４８と５０は排出口３２の上流 側で前記チャンバの内側に向って、互いに気体の流れる領域を狭めるような方向 に曲げられている。 このように、曲げられた壁が取入れ口１８と排出口３２の間で超音波に対する スクリーンを形成しているため、前記排出口に到達する前に超音波がチャンバ２ ２の壁を形成している吸収材料上で偏向されるようになっている。 出願者はこの例においても、雑音レベルが非常にきれいに減衰されていること に注目している。 第４図に示す寄生超音波を減衰するためのもう一つの変形例、手段５２による と、超音波を吸収する材利でできているチャンバ２２の壁５４、５６は、チャン バの形状が吸上げ管の形状になるように前記チャンバの内側に向って曲げられて いる。 この形状から考えると、チャンバの取入れ口１８から入ってくる寄生超音波は 多重反射し、排出口３２に到達する頃には振幅がかなり減衰される。 また、第５図に示したもう一つの変形例によると、寄生超音波を減衰するため の手段６０では、チャンバ２２の取入れ口１８の正面に前記取入れ口に入ってく る気体の流れの方向に垂直に壁６２が伸びており、取入れ口から入ってくる寄生 超音波から排出口３２を隠すような形になっている。 曲げられた壁により、気体の流れは曲がりくねった道を進まなければならず、 それに沿って気体の流れとともに運ばれてきた寄生超音波はチャンバ２２の吸収 壁に数回反射する。 この形状によれば、例えば、気体の流れにより伝わる雑音レベルを１０年ごと に４０デシベル減衰する。 寄生超音波を大幅に減衰すると同時に、気体の流れの損失水頭を受け入れ可能 な程度に抑えるため、第６図に本発明の第３の実施形態を示している。この図に よると、寄生超音波を減衰するための手段７０は、気体カウンタのチャンバ２２ の中の、前記チャンバの取入れ口１８と排出口３２の間に位置する障害物７２か らなる。 例えば、平行管の形状をした障害物７２は取入れ口１８の向かい側に位置して おり、チャンバの軸線XX'に対して垂直方向の全長にわたって伸びている（第６a 図）。障害物は両端７２a、７２bでチャンバ２２の互いに向き合う壁に固定され ており、取入れ口１８から入ってくる気体の流れは第６図に示すように前記障害 物により二つの流れに分岐する。 障害物７２は取入れ口から入ってくる気体により伝えられる寄生超音波に対し て、取入れ口と排出口の間のスクリーンとして使用され、前記波はチャンバと障 害物の壁上で多重反射を余儀なくさせられる。 チャンバの壁と障害物は上記のような超音波を吸収する材料でできているため 、チャンバ２２を横切っている間に多数の反射を繰り返してきた寄生超音波は圧 力 振幅がかなり減衰される結果となる。 障害物は必ずしも前記形状でなくてもよく、例にならって気体の流れが前記障 害物の廻りを循環できるようにすることができるという点も注目すべきである。 この場合、障害物７４は例えばそれを貫通しているロッド７６によりチャンバ２ ２の中に保持されており、その二つの向かい合う先端７６a、７６bがチャンバ２ ２の互いに向かい合う壁に固定されている（第６b図）。 また、障害物７８を第７図に示すようにすることも可能であり、この場合、障 害物は取入れ口１８の向かい側に位置していない。 障害物のエレメント７８は寄生超音波が取入れ口から排出口まで直接通り抜け ないように排出口の向かい側に配置されている。 この形状は、気体の流れを遮断するエレメントをチャンバ２２の中の、取入れ 口の向かい側の空間に配置したい場合に都合がよい。 取入れ口１８からの気体の流れを少なくとも二つの気体の流れに容易に分岐で きるようにするため、第８図に示すように、障害物８２の前記取入れ口の向かい 側の部分に前記取入れ口に向って伸びた翼形８２aを設けてもよい。 この流れのセパレータの有効性をさらに上げるため、翼形は取入れ口の中に都 合よく伸びている。 平行管状の障害物８２に設けられた翼形８２aは、第８図に示されている面上 では断面図が三角形で、例えば取入れ口１８の通路の断面図が三角形の場合には 、円錐形となる。 気体の流れが排出口３２を通る場合にチャンバ２２の位置における損失水頭を 減らすため、第９図に示すように、障害物８２の前記排出口の向かい側に翼形８ ２ｂを設けることも可能である。 この図では、第８図を参照しながら説明した障害物の翼形８２aも示している 。しかし、この二つの翼形は必ずしも同時に存在しなければならないということ ではない。 翼形８２aは実際に飛行機の翼の後縁のような働きをする。従って気体の流れ はより有効に排出口へ向い、それゆえ、損失水頭を制限することができる。 翼形８２は第９図の面に垂直な方向の排出口の全寸法にわたって広がっている 。 第９図の面では、翼形８２bには二つの壁があり、それぞれが向かい側に位置 するチャンバ２２の壁の輪郭を模倣しているので、気体の流れが断面の細い通路 を通る部分が多くなっている。 翼形８２bの二つの壁は合体して、排出口３２に向けて延びるエッジを形成し ている。 第１と第２の実施形態の特性を組み合わせて、障害物と、チャンバの内部に向 って曲げられた、超音波を吸収する材料の壁とを同時に含む減衰手段を実現する ことも可能であるということも注目するべき点である。 障害物のみが超音波を吸収する材料でできている減衰手段を作ることも可能で ある。 第１０図に示した本発明の第４の実施形態によると、寄生超音波を減衰するた めの手段は気体カウンタの取入れ口１８と排出口３２との間にチャンバ２２に収 容された障害物９２を有し、超音波に対する取入れ口と排出口との間のスクリー ンとして使用できるようになっている。 障害物９２はボール紙やプラスチック・シートのような超音波を反射する材料 でできており、平行管の形をした厚さ１mmのプレートのような形状をしている。 このプレートは第１０図の面に垂直な方向に沿って伸びており、その二つの向か い合う両端がチャンバ２２の向い合う壁に固定されている。チャンバ２２の壁は 、前述のように超音波を吸収する材料でできている。従って、周波数４０Hzで発 生し、取入れ口１８から入ってくる寄生超音波は障害物９２上で反射し、次にチ ャンバの壁で反射して排出口３２に到達するまでに大量のエネルギーを失う。 反射する障害物は必ずしも取入れ口１８の向かい側に位置していなければいけ ないという訳ではない。しかし、障害物が取入れ口の向かい側に位置していれば 、寄生超音波がその上で反射して直接チャンバの壁に向って進み、次に再び障害 物に向って反射するというように、連続して波の多重反射が障害物と壁とで起こ り、それによりこれらの波の振幅をかなり減衰することができ、そしてその結果 、音響レベルを下げることができるのである。 障害物のエレメントは排出口３２の向かい側に置くことができる。そのため、 寄生超音波はまず、チャンバ２２の壁により反射、減衰されてから、反射性の障 害物にぶつかって再び壁に向って反射し、そこで再び反射して、どんどん減衰さ れていく。 超音波の減衰の有効性を高めるために、第１１図に示す減衰手段９４では、第 ６図において７２という番号で説明したような障害物９６と第１０図において説 明したような反射障害物９２との組み合わせと、超音波を吸収する材料でできて いるチャンバ２２の壁を含む。従って、反射部９２と吸収部からなる複合障害物 ができている。 反射障害物９２は取入れ口１８から排出口３２に向かう超音波の直接の通路を 完全に阻み、吸収障害物９６は超音波の振幅の減衰を助ける。障害物９６が超音 波を吸収する材料でできていることから、チャンバの壁は必ずしも吸収体である 必要はない。 しかし、チャンバの壁も超音波を吸収する材料でできていれば、減衰手段の効 果はより高い。 こうして出願者は約５０デシベルの雑音の低減を見ることができた。 また、第８図と第９図に関して説明した様に、障害物の取入れ口１８と排出口 ３２の向かい側の部分を翼形に形成することも可能であり、そうすることにより 、第１１a図に示した減衰手段９５が得られる。障害物の厚みは１０mmである。 これらの手段を使うと、気体の流量が６m³/hで損失水頭が約２０paに対して減衰 は５０デシベルとなる。 これまで寄生超音波を減衰するための様々な手段を図１に示したような気体カ ウンタに関連して説明してきたが、これらのシステムはどのようなタイプの超音 波カウンタにも、また第１２図および第１３図で示したような、どのような形状 に対しても適用することができる。 第１２図と第１３図に示した気体カウンタ１００に関し、気体の流れは取入れ 口１１８を通って、前記取入れ口の正面に位置する壁が二つの開口部１２３、１ ２５を含み、気体が流れるための排出口を形成しているチャンバ１２２に入る。 気体の流れは前記壁にあたり、二つの部分に分かれ、それぞれがチャンバ１２ ２の排出口の開口部のうちの一方に流れ込む。 本発明と前述の説明によると、寄生超音波を減衰するための手段は、チャンバ １２２の中に設置され、超音波を吸収する材料でできている壁からなる。 減衰手段には、超音波を吸収、反射、あるいはその両方が可能な障害物も含む ことができる。 また、減衰手段は、超音波を吸収する障害物を含むが、チャンバの壁が超音波 を吸収する材料でできていないものでも、あるいは障害物が吸収体で反射体であ るが、壁が吸収体でないものでも可能である。 従って、第１４図と第１５図に示すように、また、第６図と第６a図に関する 説明と同様に、この寄生超音波を減衰させる手段は、チャンバ内の取入れ口１１ ８と排出口１２３、１２５との間に配置され、前記寄生超音波に対するスクリー ンとしての役割を果たす吸収体の障害物１７２を含んでいる。 チャンバ１２２の壁は超音波を吸収する材料でできている。 また、第６b図に示すような障害物を設置することも可能である。 本発明は一線上に並んだ取入れ口と排出口を含む超音波流体カウンタにも適用 可能である。 例えば、このカウンタに取り付けられている寄生超音波を減衰するための手段 は、第１６図に示すような形にすることができる。この図によると、チャンバ１ ８２の形を取り入れた減衰手段１８０は、一列に並んだ流体が流れるための取入 れ口１８４と排出口１８６と、前記取入れ口と排出口との間で寄生超音波に対す るスクリーンを形成する障害物１８８を含む。 障害物は、第１４図と第１５図の障害物１７２と同様に、例えば向かい合う両 端がチャンバの向かい合う壁に固定されている。 また、第６b図に示したような障害物を有し、その廻りを流体の流れが循環す るようにすることも可能である。 第１６図に示した障害物は二つの翼型１８８aと１８８bを有し、それぞれが取 入れ口１８４と排出口１８８の向かい側に位置し、取入れ口と排出口に向って延 びており、前記障害物は一般的なこまの様な形状になっている。 この図によると、障害物とチャンバの壁は寄生超音波を吸収する材料でできて いる。前述したものと同様に、これらの壁は超音波を吸収することはできない。 吸収性の壁と超音波を吸収、反射、あるいはその両方ができる障害物を取り付 けることも、あるいは非吸収性の壁と超音波を吸収および反射する障害物を取り 付けることも可能である。 図１から第１６図までに関して説明したことに関し、減衰手段が超音波を吸収 する材料でできている障害物と壁を含む場合は、壁に使用する材料は障害物に使 用するものと同じ材料でなくてもよいという点に注目すべきである。 減衰手段１８０は超音波液体カウンタで、前記カウンタの取入れ口と排出口が 一列に並んでいないもの(図１および第２図)に対しても適用できるということを 述べておかなくてはならない。 本発明は、二つ以上の超可聴周波数が超音波変換器の間の測定に使用されてい る超音波流体カウンタにも適用できる。この場合、減衰手段は流体カウンタが使 用する周波数の超音波を減衰するようなものが選択される。 本発明は、特に、変換器の間で超音波を伝達するために二つの異なった超可聴 周波数が使用される、特許GB２２７５１０８で述べている様な流体カウンタに適 用可能である。 この場合、壁または障害物、あるいはその両方の材料として、カウンタの外部 にある発生源からこれらの二つの周波数で伝達される寄生超音波を吸収するもの を選択する必要がある。 あるいくつかの超音波測定方法では、超可聴周波数の範囲内の可変周波数を使 用しており、本発明はこれらの方法を実施している流体カウンタにも適用するこ とができる。 さらに、超音波流体カウンタには、外部の発生源が前記カウンタの下流側に位 置しているために、変換器が使用する単数または複数の作業周波数で前記カウン タの機能を妨害するようなことがないように、寄生超音波を減衰するための手段 を超音波測定経路の下流側や、例えば図１に示したカウンタのチャンバ２９内あ るいは第１２図に示したカウンタのチャンバ１２９内に配置することもできると いうことに注目すべきである。 第１７図に示す二つの曲線AとBは、図１の超音波気体カウンタの下流側で測定 した雑音のスペクトルを、寄生超音波を減衰するための手段がない場合(曲線A) と、第２a図と第２b図に示した寄生超音波を減衰するための手段が付いている場 合(曲線B)とで記録したものである。 これは、選択された減衰手段を使った場合、カウンタの下流側で測定した雑音 のレベルが１０年で１０デシベル低減していることを表している。 第１１ａ図で示した減衰手段を使うと、５０デシベルまで低減することができ るであろう。 本発明における寄生超音波を減衰するための手段の有効性は非常に明らかであ り、第１８a図と第１８b図はこの有効性を完璧に表している。 第１８ａ図は図１のカウンタの上流側の外部にノイズ源がある場合に、寄生超 音波を減衰するための手段なしで、一方の超音波変換器が発信し、もう一方し換 器が受信した超音波信号の性質を表したものである。この信号は利用できるよう なものでないことは完全に明らかである。 一方、第１１図に示したような、寄生超音波を減衰するための手段を図１のカ ウンタに取り付け、同じ様に外部のノイズ源がある場合、この同じ変換器が受信 した超音波信号の性質を第１８b図に示している。 本発明の減衰手段のさらにもう一つの実施形態を第１９図と第２０図に示す。 第１９図に示した気体カウンタ２１９は取入れ用開口部２１８と気体排気用開 口部２２０を含む。 開口部２１８から入ってきた気体の流れはチャンバ２２２に入り、そこで測定 ブロック２２４の廻りに分散し、このブロックの下部に備えられた窓２２６を介 して前記ブロックの中に流れ込む。 欧州特許No０５３８９３０で述べられているように、測定ブロックは仕切り２ ３２により分けられた二つの測定チャンバ２２８および２３０と、管または導管 の形状をした測定パイプ２３４を含み、その内部表面は楕円形で、内部にその主 軸線に沿った尖頭アーチ型の障害物を有し、前記障害物の廻りに環状の通路を形 成するようになっている。 軸線流パイプ２３４は仕切り２３２を横切り、部分的にチャンバ２２８と２３ ０を一定の長さだけ貫通している。 二つの超音波変換器２３６、２３８はそれぞれ測定パイプ２３４の両端２３４ aと２３４bの向かい側に配置されている。 欧州特許 No.５３８９３０に述べられている形状では、超音波変換器はそれぞ れ楕円の中心点に配置されており、パイプ内の変換器のうちの一つが出したすべ ての超音波が楕円の内側表面で反射し、もう一方の変換器がそれを受け取るよう になっており、障害物が変換機同士の間に配置されて両者間の直接の通路をはば むようになっている。 寄生超音波を減衰するための手段は、前記波を吸収する材料２４０で作られて おり、気体がウィンドウ２２６を横切った後に流れる空間２４１(第２０図)がパ イプ２３４の廻りに確保できるように、前記パイプの廻りの測定チャンバ２２８ 内に備え付けられている。 気体はこの空間２４１をパイプ２３４に沿って先端２３４aまで流れ、そこで 半回転して前記パイプの中に流れ込み、先端２３４bから再び測定チャンバ２３ ０に出てきて、開口部２２０を通って排気される。 また、第２０図に示すように、吸収材料２４０は、チャンバ２２８の内壁に、 測定パイプが貫通している長さの分だけ接触している。仕切り２３２に近接した パイプの廻りの空間は気体が自由に流れるように空けてある。 吸収材料は、測定パイプの上流側の先端２３４aの廻りにも配置され、パイプ に入る流れがカウンタの外で生成された寄生超音波をほんの僅かでも伝達するこ とがないようになっている。 吸収材料はチャンバ２２８の内壁の形状に合わせることも、他の形状をとるこ ともできる。 装備された吸収材料の長さは、寄生超音波が多重反射しやすい様に十分にとっ てあるため、これらの波の減衰に好都合である。十分な長さを確保するため、測 定パイプ２３４を仕切り２３２に関し非対称に配置し、第１９図が示すように、 前記パイプがチャンバ２２８に貫通している長さがチャンバ２３０のそれよりも 長くなるようにすることができる。 使用する吸収材料はもう一方の実施形態で前述したものと同じで良い。 第２１図は、吸収材料２４２を測定パイプ２３４の外側表面に接線に沿って配 置し、測定パイプの両側に長手方向の溝を形成する二つの空間２４３、２４４が できるようにしている変形例を表している。材料は第２１図の形状の方が厚味が あり、流れが二つに分かれるため、吸収材料とより多く接触するので、減衰の有 効性は第２０図の形状に比べて高くなる。 第２１図の形状では、流れの中の雑音のレベルは、吸収材料の厚みが５mm、長 さ８０mm、そして断面寸法(第２１図に示されている面で)５６×４２mmで１０年 で３０dB減衰できる。 第２２図は、吸収材料２４６が第２１図の形状よりも測定パイプ２３４の表面 により多くの範囲接触し、２本の長手方向の溝２４７、２４８を形成しているも う一つの変形例を表している。気体の流れが第２１図の形状よりも吸収材料との 接触面がより大きいという事実を考えると、吸収材料をこのように配置した方が より都合がよい。 さらに、測定パイプ２３４は二つの吸収材料部の間に保持されていることによ り、前記測定パイプが振動するのを防ぐことができる。 さらに、この吸収材料の配置により、前記パイプの位置が吸収材料２４６内で 予め形成されているため、測定ブロック２３４が測定ブロック２２４に取り付け やすくなる。 第２３図に示された変形例において、吸収材料２５０が測定パイプ２３４を完 全に覆っており、前記パイプに接触しておらず、すべての部分が吸収材料により 囲まれている二つの長手方向の溝２５１と２５２を形成するようになっている。 したがって、減衰は第２２図の形状よりもより有効である。 第２０図から第２３図で示した吸収材料の形状は、ノイズ源がカウンタの下流 側にある場合は測定経路の下流側の測定チャンバ２３０に配置することもできる 。 この場合、測定パイプがチャンバ２３０に貫通している部分の長さをチャンバ ２２８に貫通している部分の長さよりも長くするということが必須条件である。 吸収材料を測定経路の上流側と下流側に配置する必要がある場合は、パイプを 仕切り２３２に関してあまり非対称に配置しすぎないようにしたほうがよい。 第２２図と第２３図に示した溝２４７、２４８および２５１、２５２の形は変 更可能で、気体の流れの通りを改善するために丸みを付けた形にしてもよい。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．超音波流体カウンタ（１０；１１０；２１０）において： ‐ 流体取入れおよび排出開口部（１８、２０；１１８、１２０；２１８、２ ２０）と、 ‐集合的に超音波測定経路を画定し、少なくとも一つの超可聴周波数で流体の 中で前記超音波測定経路に沿って超音波の送信／受信をする少なくとも二つの超 音波変換器（１２、１４；２３６、２３８）と、 ‐前記流体経路の外側で生成されて超可聴周波数に従って流体により伝達され る寄生超音波を減衰させるための手段（３０、３６、４６、５２、６０、７０、 ８０、９０、９５、１８０；２４０、２４２、２４５、２５０）であって、外部 の発生源と超音波測定経路との間に配置され、少なくとも部分的にはカウンタに 使用される超可聴周波数に対して吸収性を持つ材料で形成された手段と、を備え 、 前記開口部のうちの一つ（１８、２０；１１８、１２０；２１８、２２０） と超音波測定経路との間に、生超音波を減衰させるための手段が配置されている チャンバ（２２；１２２；２２８；２３０）を含む、 ことを特徴とする超音波流体カウンタ。 ２．寄生超音波を減衰させるための手段が、チャンバ（２２；１２２；２２８； ２３０）に備え付けられ、前記寄生超音波が超音波を吸収する材料上で多重反射 する、 ことを特徴とする請求の範囲第１項記載のカウンタ。 ３．寄生超音波を減衰させるための手段が、流体が流れる取入れ口（１８；１１ ８）と、少なくとも一つの排出口（３２；１２３；１２５）とを含み、寄生超音 波に対して前記手段の取入れ口と排出口との間のスクリーンの役割を果たす、 ことを特徴とする請求の範囲第１項又は第２項記載のカウンタ。 ４．減衰手段が超音波を吸収する材料で形成されている壁を有する、 ことを特徴とする請求の範囲第１項乃至第３項のいずれか一項記載のカウンタ 。 ５．減衰手段の壁（３８；４８；５０；５４；５６；６２）が、前記手段の内側 に向って曲げられ、前記手段の取入れ口と排出口の間で寄生超音波に対するスク リーンの役割を果たす、 ことを特徴とする請求の範囲第３項及び第４項記載のカウンタ。 ６．寄生超音波を減衰するための手段が、寄生超音波に対するスクリーンとして の役割を果たすように取入れ口と排出口の間に配置された少なくとも一つの障害 物（７２、７４、７８、８２、９６、１７２、１８８）を含む、 ことを特徴とする請求の範囲第３項又は第５項記載のカウンタ。 ７．障害物が、超音波を吸収する材料で形成されている、 ことを特徴とする請求の範囲第６項記載のカウンタ。 ８．障害物（７２、７４、８２、９６、１７２、１８８）が、取入れ口（１８、 １１８）の向かい側に取り付けられている、 ことを特徴とする請求の範囲第６項又は第７項記載のカウンタ。 ９．障害物が取入れ口から入ってくる流体の流れを少なくとも二つに分けるよう になっている、 ことを特徴とする請求の範囲第６項乃至第８項のいずれか一項記載のカウンタ 。 10．障害物（８２、１８８）が、取入れ口（１８、１８２）の向かい側に、流れ を分岐しやすいように前記取入れ口の方向に伸びた翼型（８２ａ、１８８ａ）を 有している、 ことを特徴とする請求の範囲第９項記載のカウンタ。 11．障害物（８２、１８８）が、排出口（３２、１８４）の向かい側に前記排出 口に向けて伸びた翼型（８２ｂ、１８８ｂ）を有している、 ことを特徴とする請求の範囲第６項乃至第１０項のいずれか一項記載のカウン タ。 12．障害物の形により、流れが前記障害物の廻りを循環するように構成した、 ことを特徴とする請求の範囲第６項乃至第１１項のいずれか一項記載のカウン タ。 13．障害物にが、超音波を反射する部分（９２）を少なくとも１箇所含む、 ことを特徴とする請求の範囲第６項乃至第１２項のいずれか一項記載のカウン タ。 14．寄生超音波を減衰するための手段が、超音波測定経路の上流側に配置されて いる、 ことを特徴とする請求の範囲第１項記載のカウンタ。 15．寄生超音波を減衰するための手段が、超音波測定経路の下流側に配置されて いる、 ことを特徴とする請求の範囲第１項記載のカウンタ。 16．流体が上流側から下流側に流れるようになっており、片方の先端がある一定 の長さ以上測定チャンバ（２２８；２３０）内に貫通している部分を有する軸線 流測定パイプ（２３４）、 を備え、 寄生超音波を吸収する材料（２４０；２４２；２４６；２５０）が、前記測定 チャンバ内で、前記先端を含む測定パイプ（２３４）の貫通部分の少なくとも一 部上に取り付けられ、以て、このパイプの軸線線に平行で前記パイプ内の流体の 流れと反対方向に流体が流れるようになっている少なくとも一つの空間（２４１ ；２４３；２４４；２４７；２４８；２５１；２５２）を前記測定パイプの外側 に構成する、 ことを特徴とする請求の範囲第１項又は第２項記載のカウンタ。 17．測定パイプ（２３４）の廻りに周縁空間（２４１）が設けられ、寄生超音波 を吸収する材料（２４２）が測定チャンバ（２２６；２３０）の壁に接触してい る、 ことを特徴とする請求の範囲第１６項記載のカウンタ。 18．超音波を吸収する材料（２４２；２４６；２５０）がまず測定チャンバ（２ ２８；２３０）の壁と接し、そして次に測定パイプ（２３４）と接して、前記測 定パイプの両側に溝の形の二つの空間（２４３、２４４；２４７、２４８；２５ １、２５２）を形成している、 ことを特徴とする請求の範囲第１６項記載のカウンタ。 19．超音波を吸収する材料（２５０）が、測定パイプを完全に囲んで、溝（２５ １、２５２）が前記測定パイプ（２３４）と接触しないようになっている、 ことを特徴とする請求の範囲第１８項記載のカウンタ。