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公開番号2025020497
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-13
出願番号2023123944
出願日2023-07-31
発明の名称超音波センサ及び超音波流量計
出願人アズビル株式会社
代理人弁理士法人山王内外特許事務所
主分類G01F 1/667 20220101AFI20250205BHJP(測定;試験)
要約【課題】超音波信号のゲインを従来よりも向上させることが可能な技術を提供する。
【解決手段】超音波センサ5は、超音波を送受信する圧電素子51と、圧電素子51が取付固定される固定部材52と、を含んで構成され、固定部材52は、圧電素子51が取り付けられる取付面52a内における当該圧電素子51の取付角度を調整するための調整部52Gを備えた。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
超音波を送受信する圧電素子と、
前記圧電素子が取付固定される固定部材と、を含んで構成され、
前記固定部材は、
前記圧電素子が取り付けられる取付面内における当該圧電素子の取付角度を調整するための調整部を備える
ことを特徴とする超音波センサ。
続きを表示（約 550 文字）【請求項２】
前記圧電素子は直方体状を呈し、
前記調整部は、
前記取付面に連続する前記固定部材の面であって、当該取付面に取り付けられる前記圧電素子の端面と平行な面であることを特徴とする請求項１記載の超音波センサ。
【請求項３】
前記圧電素子は直方体状を呈し、
前記調整部は、
前記取付面に形成された線であって、当該取付面に取り付けられる前記圧電素子の被取付面のいずれかの辺に平行な線であることを特徴とする請求項１記載の超音波センサ。
【請求項４】
超音波の送受信を行う一対の超音波センサにより流体の流量を測定する超音波流量計であって、
前記一対の超音波センサのそれぞれは、
請求項１から請求項３のうちのいずれか１項に記載の超音波センサであることを特徴とする超音波流量計。
【請求項５】
前記一対の超音波センサは、
前記調整部を用いて、
前記各圧電素子が取り付けられる前記固定部材の取付面内における当該各圧電素子の取付角度が揃うように調整可能であるとともに、当該各圧電素子を素子間方向からみたときの当該各圧電素子の位置が揃うように調整可能であることを特徴とする請求項４記載の超音波流量計。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、超音波センサ及び超音波流量計に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、超音波流量計では、計測対象である流体（気体）試料に対し、送信側の振動子（以下、「超音波センサ」ともいう。）を用いて超音波を照射し、その超音波が計測対象の流体を通過し、受信側の振動子（超音波センサ）に到着するまでの時間を計測することにより、流体の流速を算出する。また、その算出結果と、流体が流れる配管の断面積との関係から流量を算出する。
【０００３】
このとき、送信側及び受信側の超音波センサは、例えば圧電素子と、音響整合層と、固定部材とを含んで構成される。圧電素子は、電気信号である超音波信号と超音波とを相互に変換する素子である。音響整合層は、超音波の送受信の効率を向上させるために設けられる。固定部材は、圧電素子及び音響整合層を取付固定するための部材である。なお、固定部材に圧電素子を固定する場合は、圧電素子の電極表面に接着材を塗布し、この面を固定部材に接着させて固定する方法が一般的である。
【０００４】
超音波流量計では、一対のセンサである送信側及び受信側の超音波センサが対向して配置される。このとき、超音波流量計では、超音波の伝播時間を精度よく計測する観点から、例えば２つの超音波センサの素子間方向をＺ軸方向としたとき、このＺ軸方向に対して２つの超音波センサの圧電素子がなす角度が傾かない（垂直となる）ことが望ましい。この点に関して、例えば特許文献１には、Ｚ軸方向に対して２つの超音波センサの圧電素子がなす角度が傾かないように各超音波センサを固定する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１２－２５３５８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１記載の技術（以下、「従来技術」ともいう。）によれば、Ｚ軸方向に対して２つの超音波センサの圧電素子がなす角度が傾かないように各超音波センサを固定することにより、超音波の伝播時間を精度よく計測することができる。一方で、超音波流量計では、超音波信号のゲインを向上させることが求められている。
【０００７】
本開示は、上記のような課題を解決するためになされたもので、超音波信号のゲインを従来よりも向上させることが可能な技術を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示に係る超音波センサは、超音波を送受信する圧電素子と、圧電素子が取付固定される固定部材と、を含んで構成され、固定部材は、圧電素子が取り付けられる取付面内における当該圧電素子の取付角度を調整するための調整部を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本開示によれば、上記のように構成したので、超音波信号のゲインを従来よりも向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
実施の形態１に係る超音波センサを備えた超音波流量計の流れ方向断面図である。
実施の形態１に係る超音波センサの構成例を示す斜視図である。
実施の形態１に係る超音波センサの構成例を示す正面図である。
図４Ａは、従来技術における超音波流量計の流れ方向断面図であり、図４Ｂは、図４Ａにおける超音波センサをＺ軸方向からみたときの超音波センサの概略構成図である。
図５Ａは、従来技術における一対の圧電素子間での取付面内における取付角度のずれを説明するための図であり、図５Ｂは、従来技術における一対の圧電素子を素子間方向からみたときの各圧電素子の位置ずれを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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