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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2025155666
(43)【公開日】2025-10-14
(54)【発明の名称】超音波風速計
(51)【国際特許分類】
G01P 5/24 20060101AFI20251002BHJP
【ＦＩ】
G01P5/24 B
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2024191128
(22)【出願日】2024-10-30
(31)【優先権主張番号】P 2024055913
(32)【優先日】2024-03-29
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000006220
【氏名又は名称】ミツミ電機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110004381
【氏名又は名称】弁理士法人ＩＴＯＨ
(72)【発明者】
【氏名】大場 公之
(57)【要約】
【課題】小型化及び低コスト化を図り、超音波を複数回反射させて受信する超音波風速計を提供すること。
【解決手段】超音波風速計１００は、第１方向及び第１方向に交差する第２方向に沿う第１平面１２を有する天板１１と、天板１１に搭載され、第１方向において第１平面１２の両側に配置された第１超音波発振器３１及び第２超音波発振器３２と、第１方向及び第２方向と交差する第３方向において、第１平面１２と対向して配置され、第１平面１２との距離が第１距離であり、第１平面１２と平行な第２平面２２を有し、第３方向における第１超音波発振器３１との距離が第１距離よりも長い第２距離である第３面２３を有する反射板と、を備える。
【選択図】図２
【解決手段】超音波風速計１００は、第１方向及び第１方向に交差する第２方向に沿う第１平面１２を有する天板１１と、天板１１に搭載され、第１方向において第１平面１２の両側に配置された第１超音波発振器３１及び第２超音波発振器３２と、第１方向及び第２方向と交差する第３方向において、第１平面１２と対向して配置され、第１平面１２との距離が第１距離であり、第１平面１２と平行な第２平面２２を有し、第３方向における第１超音波発振器３１との距離が第１距離よりも長い第２距離である第３面２３を有する反射板と、を備える。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１方向及び前記第１方向に交差する第２方向に沿う第１平面を有する天板と、
前記天板に搭載され、前記第１方向において前記第１平面に所定の距離を離して配置された第１超音波発振器及び第２超音波発振器と、
前記第１方向及び前記第２方向と交差する第３方向において、前記第１平面と対向して配置され、前記第１平面との距離が第１距離であり、前記第１平面と平行な第２平面を有し、前記第３方向において、第１超音波発振器と重なる位置を含み前記第３方向における前記第１超音波発振器との距離が前記第１距離よりも長い第２距離である第３面を有する反射板と、を備える超音波風速計。
前記天板に搭載され、前記第１方向において前記第１平面に所定の距離を離して配置された第１超音波発振器及び第２超音波発振器と、
前記第１方向及び前記第２方向と交差する第３方向において、前記第１平面と対向して配置され、前記第１平面との距離が第１距離であり、前記第１平面と平行な第２平面を有し、前記第３方向において、第１超音波発振器と重なる位置を含み前記第３方向における前記第１超音波発振器との距離が前記第１距離よりも長い第２距離である第３面を有する反射板と、を備える超音波風速計。
【請求項2】
前記第３面は、前記第３方向において、前記第１超音波発振器及び第２超音波発振器と対向して配置され、前記第２平面に対して傾斜する斜面を含み、
前記斜面は、前記第２平面とは反対側を向くように傾斜する請求項１に記載の超音波風速計。
前記斜面は、前記第２平面とは反対側を向くように傾斜する請求項１に記載の超音波風速計。
【請求項3】
前記天板に搭載され、前記第２方向において前記第１平面の両側に配置された第３超音波発振器及び第４超音波発振器を更に備え、
前記第１超音波発振器、前記第２超音波発振器、前記第３超音波発振器、及び、前記第３超音波発振器は、前記第３方向に見て、正方形の頂点に対応する位置に配置され、
前記第２平面は、前記第３方向に見て、円形を成す請求項１又は２に記載の超音波風速計。
前記第１超音波発振器、前記第２超音波発振器、前記第３超音波発振器、及び、前記第３超音波発振器は、前記第３方向に見て、正方形の頂点に対応する位置に配置され、
前記第２平面は、前記第３方向に見て、円形を成す請求項１又は２に記載の超音波風速計。
【請求項4】
前記天板に搭載され、前記第２方向において前記第１平面の両側に配置された第３超音波発振器及び第４超音波発振器を更に備え、
前記第１超音波発振器、前記第２超音波発振器、前記第３超音波発振器、及び、前記第３超音波発振器は、前記第３方向に見て、正方形の頂点に対応する位置に配置され、
前記第２平面は、前記第３方向に見て、十字形状を成す請求項１に記載の超音波風速計。
前記第１超音波発振器、前記第２超音波発振器、前記第３超音波発振器、及び、前記第３超音波発振器は、前記第３方向に見て、正方形の頂点に対応する位置に配置され、
前記第２平面は、前記第３方向に見て、十字形状を成す請求項１に記載の超音波風速計。
【請求項5】
前記天板に搭載され、前記第２方向において前記第１平面の両側に配置された第３超音波発振器及び第４超音波発振器を更に備え、
前記第１超音波発振器、前記第２超音波発振器、前記第３超音波発振器、及び、前記第３超音波発振器は、前記第３方向に見て、正方形の頂点に対応する位置に配置され、
前記第２平面は、前記第３方向に見て、十字形状を成し、当該十字形状の先端部は円弧状を成している請求項１に記載の超音波風速計。
前記第１超音波発振器、前記第２超音波発振器、前記第３超音波発振器、及び、前記第３超音波発振器は、前記第３方向に見て、正方形の頂点に対応する位置に配置され、
前記第２平面は、前記第３方向に見て、十字形状を成し、当該十字形状の先端部は円弧状を成している請求項１に記載の超音波風速計。
【請求項6】
前記第１距離をＨとし、
前記第１超音波発振器と前記第２超音波発振器との距離をＤ１とし、
前記第１超音波発振器及び前記第２超音波発振器から送信される超音波の１周期をＬとした場合に、下記式（１），（２）を満たす、
請求項１又は２に記載の超音波風速計。
前記第１超音波発振器と前記第２超音波発振器との距離をＤ１とし、
前記第１超音波発振器及び前記第２超音波発振器から送信される超音波の１周期をＬとした場合に、下記式（１），（２）を満たす、
【数1】
【数2】
【請求項7】
前記天板に搭載され、前記第２方向において前記第１平面の両側に配置された第３超音波発振器及び第４超音波発振器を更に備え、
前記第１超音波発振器と前記第３超音波発振器との距離をＤ２とした場合に、下記式（３），（４）を満たす、
請求項６に記載の超音波風速計。
前記第１超音波発振器と前記第３超音波発振器との距離をＤ２とした場合に、下記式（３），（４）を満たす、
【数3】
【数4】
【請求項8】
前記第３方向において、前記第１超音波発振器及び前記第２超音波発振器の直下に、前記第２平面の少なくとも一部が配置されている請求項１に記載の超音波風速計。
【請求項9】
十字形状の前記第２平面は、
中央部に配置された矩形状の第１領域と、
前記第１領域の各辺から張り出す複数の第２領域と、を含み、
前記第３方向において、前記第１超音波発振器、前記第２超音波発振器、前記第３超音波発振器、及び、前記第４超音波発振器の直下に、前記第２領域の少なくとも一部が配置されている請求項４又は５に記載の超音波風速計。
中央部に配置された矩形状の第１領域と、
前記第１領域の各辺から張り出す複数の第２領域と、を含み、
前記第３方向において、前記第１超音波発振器、前記第２超音波発振器、前記第３超音波発振器、及び、前記第４超音波発振器の直下に、前記第２領域の少なくとも一部が配置されている請求項４又は５に記載の超音波風速計。
【請求項10】
前記反射板は、前記第２平面の周囲に形成され、前記第２平面に対して傾斜する第１斜面を有し、
前記第３面は、前記第１斜面の外側に形成され、前記第２平面に対して、前記第１斜面と異なる角度で傾斜する第２斜面を含み、
前記第１斜面及び前記第２斜面は、前記第２平面と反対側を向くように傾斜し、
前記第１斜面には、超音波の反射を抑制する反射防止加工が施されている請求項９に記載の超音波風速計。
前記第３面は、前記第１斜面の外側に形成され、前記第２平面に対して、前記第１斜面と異なる角度で傾斜する第２斜面を含み、
前記第１斜面及び前記第２斜面は、前記第２平面と反対側を向くように傾斜し、
前記第１斜面には、超音波の反射を抑制する反射防止加工が施されている請求項９に記載の超音波風速計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、超音波風速計に関する。
【背景技術】
【0002】
例えば、一対の超音波送受信部の間で送受される超音波の伝搬時間に基づいて被測定流体の風向と風速を計測する風向風速計測装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この風向風速計測装置は、被測定流体が流れる流路が形成された筐体と、流路に対して所定の傾きをもって設置される一対の超音波送受信部とを備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１４－７７６４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
従来技術において風向精度の向上について課題がある。超音波を複数回反射させて受信することを前提とした超音波風速計については、技術的な難易度が高い。このような超音波風速計において、小型化及び低コスト化が求められている。
【0005】
本開示は、小型化及び低コスト化を図り、超音波を複数回反射させて受信する超音波風速計を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示に係る超音波風速計は、第１方向及び第１方向に交差する第２方向に沿う第１平面を有する天板と、天板に搭載され、第１方向において第１平面に所定の距離を離して配置された第１超音波発振器及び第２超音波発振器と、第１方向及び第２方向と交差する第３方向において、第１平面と対向して配置され、第１平面との距離が第１距離であり、第１平面と平行な第２平面を有し、第３方向における第１超音波発振器及び第２超音波発振器との距離が第１距離よりも長い第２距離である第３面を有する反射板と、を備える。
【発明の効果】
【0007】
本開示は、小型化及び低コスト化を図り、超音波を複数回反射させて受信する超音波風速計を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】第１実施形態に係る超音波風速計を例示する概略斜視図である。
【図2】第１実施形態に係る超音波風速計を例示する概略断面図である。
【図3】反射板及び超音波発振器の配置の一例を示す平面図である。
【図4】複数の超音波発振器の間の距離の一例を示す概略図である。
【図5】第２実施形態に係る超音波風速計の反射板及び超音波発振器の配置の一例を示す平面図である。
【図6】第３実施形態に係る超音波風速計の反射板及び超音波発振器の配置の一例を示す平面図である。
【図7】比較例に係る超音波風速計を例示する概略断面図である。
【図8】第４実施形態に係る超音波風速計の反射板及び超音波発振器の配置の一例を示す平面図である。
【図9】第５実施形態に係る超音波風速計の反射板及び超音波発振器の配置の一例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、実施形態に係る超音波風速計について、添付の図面を参照しながら説明する。尚、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く場合がある。また、本明細書において、「上」及び「下」との用語を使用する場合がある。これは、図２に示されている状態における「上」及び「下」であり、Ｚ軸方向において、天板１１が配置されている方を「上」とし、反射板２１が配置されている方を「下」とする。実際の超音波風速計１００の配置はこれに限定されない。また、本明細書では「超音波発振器」としているが、超音波を発振する機能だけではなく超音波受信器としての機能も有している。
【0010】
［第１実施形態に係る超音波風速計１００］
図１は、第１実施形態に係る超音波風速計１００を例示する概略斜視図である。図２は、第１実施形態に係る超音波風速計１００を例示する概略断面図である。図３は、反射板２１及び超音波発振器３１～３４の配置の一例を示す平面図である。図４は、複数の超音波発振器３１～３４の間の距離Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖａ，Ｖｃ，Ｖｄの一例を示す概略図である。なお、各図において、互いに直交するＸ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向を図示する場合がある。Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向は、直交していなくてもよい。Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向は任意の方向でもよい。Ｘ軸方向は、第１方向の一例である。Ｙ軸方向は、第１方向と交差する第２方向の一例である。Ｚ軸方向は、第１方向及び第２方向に交差する第３方向の一例である。
図１は、第１実施形態に係る超音波風速計１００を例示する概略斜視図である。図２は、第１実施形態に係る超音波風速計１００を例示する概略断面図である。図３は、反射板２１及び超音波発振器３１～３４の配置の一例を示す平面図である。図４は、複数の超音波発振器３１～３４の間の距離Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖａ，Ｖｃ，Ｖｄの一例を示す概略図である。なお、各図において、互いに直交するＸ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向を図示する場合がある。Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向は、直交していなくてもよい。Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向は任意の方向でもよい。Ｘ軸方向は、第１方向の一例である。Ｙ軸方向は、第１方向と交差する第２方向の一例である。Ｚ軸方向は、第１方向及び第２方向に交差する第３方向の一例である。
【0011】
図１及び図２に示す超音波風速計１００は、超音波送信部と超音波受信部との間で送受される超音波の伝搬時間に基づいて被測定流体の風向と風速を計測する風向風速計測装置である。超音波風速計１００は、空気中の音速（約３４０ｍ／ｓ）の変動から風速を判定できる。超音波送信部と超音波受信部との間の距離は、既知であり、超音波の伝搬時間の差に基づいて、流体の風向及び風速を計測できる。
【0012】
図１に示されるように、超音波風速計１００は、第１筐体１０、第２筐体２０、及び複数の支柱１３を備える。第１筐体１０及び第２筐体２０は、Ｚ軸方向に離れて配置されている。複数の支柱１３は、Ｚ軸方向に延在し、第２筐体２０に対して、第１筐体１０を支持する。支柱１３の下端部は、第２筐体２０に固定され、支柱１３の上端部は、第１筐体１０に固定されている。第１筐体１０は、複数の超音波発振器３０、及び、回路基板を搭載する。なお、図１では、第１筐体１０の上部を覆うカバーの図示が省略されている。
【0013】
超音波風速計１００は、図２に示されるように、天板１１の機能を兼ねる第１筐体１０、複数の超音波発振器３０、及び反射板２１の機能を兼ねる第２筐体２０を備える。
【0014】
［天板１１］
具体的には、天板１１は、第１筐体１０に設けられている。天板１１は、第１筐体１０の底部に配置されている。天板１１は、例えば円盤状を成す。天板１１には、複数の超音波発振器３０を保持する保持部が設けられている。また、天板１１は、超音波発振器３０から送信された超音波を反射させる面を有する。
具体的には、天板１１は、第１筐体１０に設けられている。天板１１は、第１筐体１０の底部に配置されている。天板１１は、例えば円盤状を成す。天板１１には、複数の超音波発振器３０を保持する保持部が設けられている。また、天板１１は、超音波発振器３０から送信された超音波を反射させる面を有する。
【0015】
［第１平面１２］
天板１１には、第１平面１２を有する。第１平面１２は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に沿う面である。第１平面１２は、天板１１の下面である。
天板１１には、第１平面１２を有する。第１平面１２は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に沿う面である。第１平面１２は、天板１１の下面である。
【0016】
［複数の超音波発振器３０］
複数の超音波発振器３０は、超音波発振器３１～３４を含む。超音波発振器３１は、第１超音波発振器の一例であり、超音波発振器３２は、第２超音波発振器の一例であり、超音波発振器３３は、第３超音波発振器の一例であり、超音波発振器３４は、第４超音波発振器の一例である。複数の超音波発振器３０は、天板１１に搭載されている。超音波発振器３０は、超音波を送信する超音波送信部であり、超音波を受信する超音波受信部である。複数の超音波発振器３０の配置については後述する。
複数の超音波発振器３０は、超音波発振器３１～３４を含む。超音波発振器３１は、第１超音波発振器の一例であり、超音波発振器３２は、第２超音波発振器の一例であり、超音波発振器３３は、第３超音波発振器の一例であり、超音波発振器３４は、第４超音波発振器の一例である。複数の超音波発振器３０は、天板１１に搭載されている。超音波発振器３０は、超音波を送信する超音波送信部であり、超音波を受信する超音波受信部である。複数の超音波発振器３０の配置については後述する。
【0017】
［反射板２１］
具体的には、反射板２１は、第２筐体２０の上部に設けられている。反射板２１は、Ｚ軸方向において、天板１１と対向するように配置されている。天板１１と反射板２１との間には、測定対象である流体が通過可能な空間が形成されている。測定対象の流体は、例えば空気でもよい。反射板２１は、超音波発振器３０から送信された超音波を反射させる面を有する。
具体的には、反射板２１は、第２筐体２０の上部に設けられている。反射板２１は、Ｚ軸方向において、天板１１と対向するように配置されている。天板１１と反射板２１との間には、測定対象である流体が通過可能な空間が形成されている。測定対象の流体は、例えば空気でもよい。反射板２１は、超音波発振器３０から送信された超音波を反射させる面を有する。
【0018】
［第２平面２２］
反射板２１は、第２平面２２及び第３面２３を有する。第２平面２２は、反射板２１の上面でもよい。第２平面２２は、Ｚ軸方向において、第１平面１２と対向し、第２平面２２と平行な面である。「平行」は、「略平行」を含む。第２平面２２は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に沿う面である。図３に示されるように、第２平面２２は、Ｚ軸方向に見て、反射板２１の中央に配置されている。反射板２１は、例えば円形を成している。また、Ｚ軸方向に見て、第２平面２２は、第１平面１２と重なる領域を含む。
反射板２１は、第２平面２２及び第３面２３を有する。第２平面２２は、反射板２１の上面でもよい。第２平面２２は、Ｚ軸方向において、第１平面１２と対向し、第２平面２２と平行な面である。「平行」は、「略平行」を含む。第２平面２２は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に沿う面である。図３に示されるように、第２平面２２は、Ｚ軸方向に見て、反射板２１の中央に配置されている。反射板２１は、例えば円形を成している。また、Ｚ軸方向に見て、第２平面２２は、第１平面１２と重なる領域を含む。
【0019】
［第３面２３］
第３面２３は、Ｚ軸方向に見て、第２平面２２の周囲に形成されている。第３面２３は、第２平面２２を囲むように形成されている。第３面２３は、例えば円錐形状を成す斜面でもよい。図２に示すように、ＸＺ面に沿う断面において、第３面２３は、第２平面２２に対して傾斜する傾斜面を含む。第３面２３の上端は、Ｘ軸方向において、第３面２３の下端よりも第２平面２２に近い位置に配置されている。Ｚ軸方向において、第３面２３の下端は、第３面２３の上端よりも外側に配置されている。ここで、上端とは、Ｚ軸方向に見て、天板１１に最も近い端部であり、下端は天板１１に最も遠い端部である。第３面２３は、第２平面２２とは反対側を向くように外向きに傾斜している。第３面２３では、外側の端部は、内側の端部よりも下方に配置されている。「外向き」とは、外側の端部が、内側の端部よりも下方に配置されていることでもよい。下方は、Ｚ軸方向において天板１１から離れる方向である。第３面２３は、Ｚ軸方向に見て、超音波発振器３０と重なる位置を含む。第３面２３は、複数の超音波発振器３０の直下の位置に配置された面を含む。
第３面２３は、Ｚ軸方向に見て、第２平面２２の周囲に形成されている。第３面２３は、第２平面２２を囲むように形成されている。第３面２３は、例えば円錐形状を成す斜面でもよい。図２に示すように、ＸＺ面に沿う断面において、第３面２３は、第２平面２２に対して傾斜する傾斜面を含む。第３面２３の上端は、Ｘ軸方向において、第３面２３の下端よりも第２平面２２に近い位置に配置されている。Ｚ軸方向において、第３面２３の下端は、第３面２３の上端よりも外側に配置されている。ここで、上端とは、Ｚ軸方向に見て、天板１１に最も近い端部であり、下端は天板１１に最も遠い端部である。第３面２３は、第２平面２２とは反対側を向くように外向きに傾斜している。第３面２３では、外側の端部は、内側の端部よりも下方に配置されている。「外向き」とは、外側の端部が、内側の端部よりも下方に配置されていることでもよい。下方は、Ｚ軸方向において天板１１から離れる方向である。第３面２３は、Ｚ軸方向に見て、超音波発振器３０と重なる位置を含む。第３面２３は、複数の超音波発振器３０の直下の位置に配置された面を含む。
【0020】
［第１距離Ｈ］
図２に示されるように、Ｚ軸方向において、第１平面１２と第２平面２２との距離は、第１距離Ｈである。
図２に示されるように、Ｚ軸方向において、第１平面１２と第２平面２２との距離は、第１距離Ｈである。
【0021】
［第２距離Ｈ２３］
Ｚ軸方向において、超音波発振器３１と第３面２３との距離は、第２距離Ｈ２３である。第２距離Ｈ２３は、第１距離Ｈよりも長い。第２距離Ｈ２３は、Ｚ軸方向に見て、超音波発振器３１から超音波発振器３１の直下の位置Ｐ２３ａまでの距離である。直下の位置Ｐ２３ａは、第３面２３上の位置である。
Ｚ軸方向において、超音波発振器３１と第３面２３との距離は、第２距離Ｈ２３である。第２距離Ｈ２３は、第１距離Ｈよりも長い。第２距離Ｈ２３は、Ｚ軸方向に見て、超音波発振器３１から超音波発振器３１の直下の位置Ｐ２３ａまでの距離である。直下の位置Ｐ２３ａは、第３面２３上の位置である。
【0022】
［超音波発振器３１～３４の配置］
次に図３を参照して、超音波発振器３１～３４の配置について説明する。超音波発振器３１，３２は、Ｘ軸方向に離れて配置されている。超音波発振器３３，３４は、Ｙ軸方向に離れて配置されている。複数の超音波発振器３１～３４は、Ｚ軸方向に見て、仮想の正方形１４の頂点１４ｃに対応する位置に配置されている。Ｚ軸方向に見て、複数の超音波発振器３１～３４は、第２平面２２の外側に配置されている。Ｚ軸方向に見て、超音波発振器３１～３４は、第３面２３に重なる位置に配置されている。
次に図３を参照して、超音波発振器３１～３４の配置について説明する。超音波発振器３１，３２は、Ｘ軸方向に離れて配置されている。超音波発振器３３，３４は、Ｙ軸方向に離れて配置されている。複数の超音波発振器３１～３４は、Ｚ軸方向に見て、仮想の正方形１４の頂点１４ｃに対応する位置に配置されている。Ｚ軸方向に見て、複数の超音波発振器３１～３４は、第２平面２２の外側に配置されている。Ｚ軸方向に見て、超音波発振器３１～３４は、第３面２３に重なる位置に配置されている。
【0023】
［超音波の送受信経路］
次に図４を参照して超音波風速計１００における超音波の送受信経路について説明する。超音波風速計１００では、対角の送受信経路ＵＴｘ，ＵＴｙ、及び隣接の送受信経路ＵＴａ，ＵＴｂ，ＵＴｃ，ＵＴｄを確保する。対角の送受信経路ＵＴｘは、超音波発振器３１と超音波発振器３２との間の送受信経路である。Ｚ軸方向に見て、対角の送受信経路ＵＴｘは、Ｘ軸方向に沿うように形成される。対角の送受信経路ＵＴｙは、超音波発振器３３と超音波発振器３４との間の送受信経路である。Ｚ軸方向に見て、対角の送受信経路ＵＴｙは、Ｙ軸方向に沿うように形成される。
次に図４を参照して超音波風速計１００における超音波の送受信経路について説明する。超音波風速計１００では、対角の送受信経路ＵＴｘ，ＵＴｙ、及び隣接の送受信経路ＵＴａ，ＵＴｂ，ＵＴｃ，ＵＴｄを確保する。対角の送受信経路ＵＴｘは、超音波発振器３１と超音波発振器３２との間の送受信経路である。Ｚ軸方向に見て、対角の送受信経路ＵＴｘは、Ｘ軸方向に沿うように形成される。対角の送受信経路ＵＴｙは、超音波発振器３３と超音波発振器３４との間の送受信経路である。Ｚ軸方向に見て、対角の送受信経路ＵＴｙは、Ｙ軸方向に沿うように形成される。
【0024】
隣接の送受信経路ＵＴａは、超音波発振器３２と超音波発振器３３との間の送受信経路である。隣接の送受信経路ＵＴｂは、超音波発振器３２と超音波発振器３４との間の送受信経路である。隣接の送受信経路ＵＴｃは、超音波発振器３１と超音波発振器３４との間の送受信経路である。隣接の送受信経路ＵＴｄは、超音波発振器３１と超音波発振器３３との間の送受信経路である。
【0025】
超音波風速計１００では、図２に示されるように、１回の反射波Ｕｗ１の位相と、３回の反射波Ｕｗ３の位相を合わせるように、第１平面１２と第２平面２２との距離である第１距離Ｈが設定されている。
【0026】
超音波風速計１００では、５回の反射波Ｕｗ５、７回の反射波、９回の反射波、及びこれ以上の回数の反射波を受ける側の超音波発振器で受信しないように、第３面２３が形成されている。
【0027】
超音波風速計１００では、対角の送受信経路ＵＴｘ，ＵＴｙ上にあるベクトルＶｘ，Ｖｙを直接取得することができる。これにより、超音波風速計１００では、風向及び風速を高い精度で検出できる。ベクトルＶｘは、図４に示されるように、超音波発振器３１と超音波発振器３２との間において、Ｘ軸方向に沿う。ベクトルＶｙは、超音波発振器３３と超音波発振器３４との間において、Ｙ軸方向に沿う。
【0028】
超音波風速計１００では、隣接の送受信経路ＵＴａ，ＵＴｂ，ＵＴｃ，ＵＴｄ上にあるベクトルＶａ，Ｖｂ，Ｖｃ，Ｖｄを取得することができる。超音波風速計１００では、ベクトルＶａ，Ｖｂ，Ｖｃ，ＶｄからベクトルＶｘ，Ｖｙを算出することができる。超音波風速計１００では、対角の送受信経路ＵＴｘ，ＵＴｙから直接取得したベクトルＶｘ，Ｖｙと。隣接の送受信経路ＵＴａ，ＵＴｂ，ＵＴｃ，ＵＴｄから取得したベクトルＶｘ，Ｖｙとの比較により、位相をまたいでの強風下での無風判定を回避できる。
【0029】
［１回の反射波］
例えば、対角の送受信経路ＵＴｘにおいて、１回の反射波Ｕｗ１は、超音波発振器３１から送信され、第２平面２２上の点Ｐ２２ａで反射して、超音波発振器３２で受信される。図２では、１回の反射波Ｕｗ１は実線で示されている。
例えば、対角の送受信経路ＵＴｘにおいて、１回の反射波Ｕｗ１は、超音波発振器３１から送信され、第２平面２２上の点Ｐ２２ａで反射して、超音波発振器３２で受信される。図２では、１回の反射波Ｕｗ１は実線で示されている。
【0030】
［３回の反射波］
例えば、対角の送受信経路ＵＴｘにおいて、３回の反射波Ｕｗ３は、超音波発振器３１から送信され、第２平面２２上の点Ｐ２２ｂで反射し、第１平面１２上の点Ｐ１２ａで反射し、第２平面２２上の点Ｐ２２ｃで反射して、超音波発振器３２で受信される。図２では、３回の反射波Ｕｗ３は１点鎖線で示されている。
例えば、対角の送受信経路ＵＴｘにおいて、３回の反射波Ｕｗ３は、超音波発振器３１から送信され、第２平面２２上の点Ｐ２２ｂで反射し、第１平面１２上の点Ｐ１２ａで反射し、第２平面２２上の点Ｐ２２ｃで反射して、超音波発振器３２で受信される。図２では、３回の反射波Ｕｗ３は１点鎖線で示されている。
【0031】
超音波風速計１００において、１回の反射波Ｕｗ１と、３回の反射波Ｕｗ３を取得しようと考えた場合、超音波発振器３１と超音波発振器３２との間の距離が決まれば、天板１１と第２平面２２との間の第１距離Ｈが決まる。
【0032】
［５回以上の反射波］
例えば、５回の反射波Ｕｗ５は、超音波発振器３１から送信され、第３面２３上の点Ｐ２３ｂで反射し、超音波風速計１００の外部に向かう。５回の反射波は、第３面２３で反射した後、天板１１に当たらない。５回以上の反射波は、第３面２３で反射した後、超音波風速計１００の外部に向かい、天板１１に当たらない。図２では、５回の反射波Ｕｗ５は破線で示されている。５回の反射波は、後述するように、５回反射して超音波発振器３２に到達する反射波を含み、第２平面２２と同じ高さ位置（Ｚ軸方向における位置）に平面が形成されている場合に、超音波発振器３２に到達する反射波を含む。図２では、超音波発振器３２に到達しない５回の反射波Ｕｗ５が図示され、図７では、超音波発振器３２に到達する反射波Ｕｗ５が図示されている。
例えば、５回の反射波Ｕｗ５は、超音波発振器３１から送信され、第３面２３上の点Ｐ２３ｂで反射し、超音波風速計１００の外部に向かう。５回の反射波は、第３面２３で反射した後、天板１１に当たらない。５回以上の反射波は、第３面２３で反射した後、超音波風速計１００の外部に向かい、天板１１に当たらない。図２では、５回の反射波Ｕｗ５は破線で示されている。５回の反射波は、後述するように、５回反射して超音波発振器３２に到達する反射波を含み、第２平面２２と同じ高さ位置（Ｚ軸方向における位置）に平面が形成されている場合に、超音波発振器３２に到達する反射波を含む。図２では、超音波発振器３２に到達しない５回の反射波Ｕｗ５が図示され、図７では、超音波発振器３２に到達する反射波Ｕｗ５が図示されている。
【0033】
ここで、図７は、比較例に係る超音波風速計１００Ｄを例示する概略断面図である。図７に示す比較例に係る超音波風速計１００Ｄが、図２に示す第１実施形態に係る超音波風速計１００と違う点は、第２平面２２Ｄの面積が大きく、天板１１の第１平面１２と反射板２１の第２平面２２Ｄとの間で５回以上反射する超音波（反射波Ｕｗ５）が超音波発振器３２に到達してしまう点である。
【0034】
例えば第１平面１２と平行な第２平面２２Ｄの面積が大きく、超音波発振器３１及び超音波発振器３２の下方まで広がっている場合には、第１平面１２と第２平面２２Ｄの間で５回以上反射する反射波Ｕｗ５も超音波発振器３２に届いてしまう。
【0035】
ここで、伝搬距離を長くとる、すなわち、第１距離Ｈを大きくとることができれば、５回以上の反射する超音波は減衰して、超音波発振器３２に届かない。しかし、超音波風速計を小型化すると、第１距離Ｈが大きくとれず、５回以上反射する反射波Ｕｗ５も超音波発振器３２に届いてしまう。そこで、５回以上の反射波が超音波風速計１００の外部に向かうように第３面２３を設定する。超音波風速計１００では、超音波（反射波Ｕｗ５）が５回以上反射して、超音波発振器３２に到達しないように、第１平面１２と平行な第２平面２２の面積を第２平面２２Ｄよりも小さくし、５回以上の反射波Ｕｗ５が超音波風速計１００の外部に向かうように第３面２３（図１及び図２参照）を設定する。
【0036】
このことから、少なくとも、Ｚ軸方向において、超音波発振器３１の下方に図１及び図２に示す第３面２３が必要である。また、本実施例では５回以上の反射波Ｕｗ５が超音波風速計１００の外部に向かうように第３面２３を設定したが、３回以上の反射波Ｕｗ３が超音波風速計１００の外部に向かうように第３面２３を設定しても良い。
【0037】
超音波風速計１００では、Ｚ軸方向において、天板１１と第２平面２２との間の第１距離Ｈ、及び、超音波発振器３１と第３面２３との距離が適切に設定されていることにより、対角の送受信経路ＵＴｘ，ＵＴｙ、及び隣接の送受信経路ＵＴａ，ＵＴｂ，ＵＴｃ，ＵＴｄを同時に確保することができる。
【0038】
［対向センサ間距離Ｄ１］
対向センサ間距離Ｄ１は、超音波発振器３１と超音波発振器３２との距離でもよい。対向センサ間距離Ｄ１は、例えば２３．３ｍｍでもよい。
対向センサ間距離Ｄ１は、超音波発振器３１と超音波発振器３２との距離でもよい。対向センサ間距離Ｄ１は、例えば２３．３ｍｍでもよい。
【0039】
［隣接センサ間距離Ｄ２］
隣接センサ間距離Ｄ２は、超音波発振器３１と超音波発振器３３との距離でもよい。隣接センサ間距離Ｄ２は、例えば１６．４ｍｍでもよい。
隣接センサ間距離Ｄ２は、超音波発振器３１と超音波発振器３３との距離でもよい。隣接センサ間距離Ｄ２は、例えば１６．４ｍｍでもよい。
【0040】
１回の反射波と３回の反射波は、異なる測線を持ち、伝搬距離が異なるため、伝搬時間差を持って、受信センサに到達する。受信センサとは、超音波発振器３１～３４のうち、超音波を受信する超音波発振器３１～３４である。超音波風速計１００では、１回の反射波と３回の反射波が正位相になるように、第１距離Ｈが設定されている。なお、１回の反射波と３回の反射波とが逆位相となった場合には、１回の反射波による信号と、３回の反射波による信号とが打ち消し合い、信号が得られなくなる。
【0041】
［第１距離Ｈ］
ｎ回の反射波の到達時間［ｓ］、ｎ回の反射波の到達距離［ｍ］、及び音速［ｍ／ｓ］は、次の関係を満たす。
ｎ回の反射波の到達時間［ｓ］＝ｎ回の反射波の到達距離［ｍ］／音速［ｍ／ｓ］
ｎ回の反射波の到達時間［ｓ］、ｎ回の反射波の到達距離［ｍ］、及び音速［ｍ／ｓ］は、次の関係を満たす。
ｎ回の反射波の到達時間［ｓ］＝ｎ回の反射波の到達距離［ｍ］／音速［ｍ／ｓ］
【0042】
ここで、１５ｄｅｇにおける音速ｃは、３４０．６５［ｍ／ｓ］である。
【0043】
１回の反射波の到達距離Ａ１［ｍ］は、次式（１）により算出できる。
【数1】
【0044】
３回の反射波の到達距離Ａ３［ｍ］は、次式（２）により算出できる。
【数2】
【0045】
ここで、式（１），（２）中のＨを変数とすると、１回の反射波の到達時間と３回の反射波の到達時間の差が同時に変動する。
【0046】
例えば、超音波発振器３１～３４の共振周波数が４０［ｋＨｚ］につき１周期は２５［μｓ］である。超音波風速計１００では、１回の反射波の到達時間と、３回の反射波の到達時間との差が２５［μｓ］の倍数となるように、第１距離Ｈが設定されている。第１平面１２と第２平面２２との距離が第１距離Ｈである超音波風速計１００によれば、１回の反射波と３回の反射波とを正位相に設定できる。
【0047】
例えば第１距離Ｈは、１０，７ｍｍでもよい。上記の式（１），（２）にＨ＝１０．７［ｍｍ］を入力し、検算すると、１回の反射波の到達時間は、９２．６５［μｓ］であり、３回の反射波の到達時間は、１４２．９１［μｓ］である。１回の反射波の到達時間と、３回の反射波の到達時間との差は、５０．２６［μｓ］であり、２周期遅れで正位相になる。
【0048】
同様の計算により、隣接センサ間距離Ｄ２を用いて算出した計算上の最適な第１距離Ｈは、９．９ｍｍでもよい。
【0049】
対角の送受信経路ＵＴｘ，ＵＴｙ及び隣接の送受信経路ＵＴａ，ＵＴｂ，ＵＴｃ，ＵＴｄを両立させるために、第１平面１２と第２平面２２との間の第１距離Ｈは、上記の１０．７ｍｍと９．９ｍｍとの間の値でもよい。対角の送受信経路ＵＴｘ，ＵＴｙ及び隣接の送受信経路ＵＴａ，ＵＴｂ，ＵＴｃ，ＵＴｄを両立させるために、第１距離Ｈは、例えば１０．３ｍｍでもよい。ここで、正位相は、超音波発振器に到達する超音波の波長が完全に一致する場合ではなく、波長が１／４までずれている場合も含む。少なくとも、１回の反射波と３回の反射波が干渉により減衰すること無く超音波を受信することができるためである。ここで、第１距離が１０．３ｍｍであれば、対角の送受信経路ＵＴｘ，ＵＴｙ及び隣接の送受信経路ＵＴａ，ＵＴｂ，ＵＴｃ，ＵＴｄの１回の反射波と３回の反射波が正位相になると言える。「対角の送受信経路ＵＴｘ，ＵＴｙ及び隣接の送受信経路ＵＴａ，ＵＴｂ，ＵＴｃ，ＵＴｄ」を両立させるとは、対角の送受信経路及び隣接の送受信経路の両方において、１回及び３回の反射波を到達させることである。
【0050】
最適な第１距離Ｈは、１回、３回、及び、５回の反射波においても適用することができる。しかし、５回の反射波まで含めると設計上の制約が大きくなる。そこで、５回以上の反射波を超音波風速計１００の外部に向かうように第３面２３を設定する。これにより、超音波風速計１００では、５回以上の反射波が超音波発振器３２に到達する比較例に係る超音波風速計１００Ｄと比較して、第１距離Ｈを容易に求めることができるため、超音波風速計１００の設計を容易にすることができる。
【0051】
［第１実施形態に係る超音波風速計１００の作用効果］
第１実施形態に係る超音波風速計１００は、Ｘ軸方向（第１方向）及びＹ軸方向（第１方向に交差する第２方向）に沿う第１平面１２を有する天板１１と、天板１１に搭載され、Ｘ軸方向において第１平面１２に所定の距離を離して配置された超音波発振器（第１超音波発振器）３１及び超音波発振器（第２超音波発振器）３２と、Ｚ軸方向（第３方向）において、第１平面１２と対向して配置され、第１平面１２との距離が第１距離Ｈであり、第１平面１２と平行な第２平面２２を有し、Ｚ軸方向において、超音波発振器３１と重なる位置を含みＺ軸方向における超音波発振器３１との距離が第１距離Ｈよりも長い第２距離Ｈ２３である第３面２３を有する反射板２１と、を備える。なお、「平行」は「略平行」を含む。
第１実施形態に係る超音波風速計１００は、Ｘ軸方向（第１方向）及びＹ軸方向（第１方向に交差する第２方向）に沿う第１平面１２を有する天板１１と、天板１１に搭載され、Ｘ軸方向において第１平面１２に所定の距離を離して配置された超音波発振器（第１超音波発振器）３１及び超音波発振器（第２超音波発振器）３２と、Ｚ軸方向（第３方向）において、第１平面１２と対向して配置され、第１平面１２との距離が第１距離Ｈであり、第１平面１２と平行な第２平面２２を有し、Ｚ軸方向において、超音波発振器３１と重なる位置を含みＺ軸方向における超音波発振器３１との距離が第１距離Ｈよりも長い第２距離Ｈ２３である第３面２３を有する反射板２１と、を備える。なお、「平行」は「略平行」を含む。
【0052】
このような音響変換装置１００では、超音波発振器３１から送信された超音波が、第２平面２２で反射し、超音波発振器３２に到達することにより、１回の反射波による送受信経路が実現できる。また、音響変換装置１００では、超音波発振器３１から送信された超音波が、第２平面２２で反射し、この反射波が第１平面１２で反射し、さらに、第２平面２２で反射して、超音波発振器３２に到達することにより、３回の反射波による送受信経路が実現できる。１回の反射波と３回の反射波は、異なる測線を持ち、伝搬距離が異なるため時間差を持って受信側の超音波発振器３１，３２に到達する。超音波風速計１００では、往復路時間差（位相差）判定を用いて、被測定流体の風速を算出できる。超音波風速計１００では、小型化及び低コスト化を図り、超音波を複数回反射させて受信する超音波風速計を提供することができる。
【0053】
超音波風速計１００では、第３面２３は、Ｚ軸方向において、超音波発振器３１及び第２超音波発振器３２と対向して配置され、第２平面２２に対して傾斜する斜面を含み、斜面は、第２平面２２とは反対側を向くように傾斜する。
【0054】
この構成の超音波風速計１００によれば、第２平面２２とは反対側を向くように傾斜する斜面として第３面２３が形成されることにより、超音波発振器３２から送信された超音波の一部が第３面２３で反射して、超音波風速計１００の外部に向かう。超音波風速計１００では、５回の反射波が実現しない超音波の送受信経路を実現できる。斜面は、例えばＺ軸方向に沿う断面において、直線的な面を含んでもよく、湾曲面を含んでもよい。斜面は、当該斜面で反射した反射波が、超音波風速計１００の外部に進行できる面であればよい。
【0055】
また、超音波風速計１００では、天板１１に搭載され、Ｙ軸方向において第１平面１２の両側に配置された超音波発振器（第３超音波発振器）３３及び超音波発振器（第４超音波発振器）３４を更に備え、超音波発振器３１～３４は、Ｚ軸方向に見て、仮想の正方形１４の頂点１４ｃに対応する位置に配置され、第２平面２２は、Ｚ軸方向に見て、円形を成す。
【0056】
このような超音波風速計１００によれば、Ｘ軸方向に沿う対角の送受信経路ＵＴｘ、Ｙ軸方向に沿う対角の送受信経路ＵＴｙ、仮想の四角形の各辺に沿う隣接の送受信経路ＵＴａ，ＵＴｂ，ＵＴｃ，ＵＴｄを実現できる。超音波風速計１００では、これらの送受信経路に沿って伝搬した超音波を受信して、Ｘ軸方向に沿うベクトルＶｘ、Ｙ軸方向に沿うベクトルＶｙ、仮想の四角形１４の各辺に沿うベクトルＶａ，Ｖｂ，Ｖｃ，Ｖｄを算出することができる。超音波風速計１００では、これらのベクトルＶｘ，Ｖｙ，Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃ，Ｖｄを用いて、被測定流体の風向及び風速を計測できる。
【0057】
また、超音波風速計１００では、第１距離をＨとし、超音波発振器３１と超音波発振器３２との距離をＤ１とし、超音波発振器３１，３２から送信される超音波の１周期をＬとした場合に、下記式（３），（４）を満たす。ここで、式（４）で１周期Ｌに幅を持たせているのは、正位相は、超音波発振器に到達する超音波の波長が完全に一致する場合ではなく、波長が１／４までずれている場合も含むからである。
【数3】
【数4】
【0058】
また、超音波風速計１００では、天板１１に搭載され、Ｙ軸方向において第１平面１２の両側に配置された超音波発振器３３及び超音波発振器３４を更に備え、超音波発振器３１と第３超音波発振器３４との距離をＤ２とした場合に、下記式（５），（６）を満たす。ここで、式（６）で１周期Ｌに幅を持たせているのは、正位相は、超音波発振器に到達する超音波の波長が完全に一致する場合ではなく、波長が１／４までずれている場合も含むからである。
【数5】
【数6】
【0059】
［第２実施形態に係る超音波風速計１００Ｂ］
次に、第２実施形態に係る超音波風速計１００Ｂについて説明する。図５は、第２実施形態に係る超音波風速計１００Ｂの反射板２１Ｂ及び超音波発振器３１～３４の配置を示す平面図である。図５に示す超音波風速計１００Ｂが、図３に示す超音波風速計１００と違う点は、反射板２１に代えて反射板２１Ｂを備える点であり、第２平面２２Ｂの形状が異なる。なお、第２実施形態に係る１００Ｂの説明において、上記の第１実施形態に係る超音波風速計１００と同様の説明は省略する場合がある。
次に、第２実施形態に係る超音波風速計１００Ｂについて説明する。図５は、第２実施形態に係る超音波風速計１００Ｂの反射板２１Ｂ及び超音波発振器３１～３４の配置を示す平面図である。図５に示す超音波風速計１００Ｂが、図３に示す超音波風速計１００と違う点は、反射板２１に代えて反射板２１Ｂを備える点であり、第２平面２２Ｂの形状が異なる。なお、第２実施形態に係る１００Ｂの説明において、上記の第１実施形態に係る超音波風速計１００と同様の説明は省略する場合がある。
【0060】
超音波風速計１００Ｂは、反射板２１Ｂを備え、反射板２１Ｂには、第２平面２２Ｂが形成されている。第２平面２２Ｂは、Ｚ軸方向に見て十字形状を成すように形成されている。第２平面２２Ｂは、領域２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ，２４ｅを含む。領域２４ａは、矩形状を成し、第２平面２２Ｂの中央に配置されている。領域２４ａの対角線は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に沿うように配置される。領域２４ｂ～２４ｅは、矩形状を成し、領域２４ａの各辺から外側に張り出すように形成されている。例えば、領域２４ｂは、超音波発振器３２と超音波発振器３４との間に形成されている。領域２４ｃは、超音波発振器３２と超音波発振器３３との間に形成されている。領域２４ｄは、超音波発振器３３と超音波発振器３１との間に形成されている。領域２４ｅは、超音波発振器３１と超音波発振器３４との間に形成されている。
【0061】
このような第２実施形態に係る超音波風速計１００Ｂにおいても、上記の第１実施形態に係る超音波風速計１００と同様の作用効果を奏する。さらに、隣接の送受信経路ＵＴａ，ＵＴｂ，ＵＴｃ，ＵＴｄは外側に張り出した部分に超音波を反射させることができる。その結果、送受信経路ＵＴｘ，ＵＴｙだけではなく、送受信経路ＵＴａ，ＵＴｂ，ＵＴｃ，ＵＴｄを用いて風速を計算することができ、風速の精度を向上させることができる。第２平面２２Ｂの形状は、十字形状を成していてもよい。
【0062】
［第３実施形態に係る超音波風速計１００Ｃ］
次に、第３実施形態に係る超音波風速計１００Ｃについて説明する。図６は、第３実施形態に係る超音波風速計１００Ｃの反射板２１Ｃ及び超音波発振器３１～３４の配置を示す平面図である。図６に示す超音波風速計１００Ｃが、図３に示す超音波風速計１００と違う点は、反射板２１に代えて反射板２１Ｃを備える点であり、第２平面２２Ｃの形状が異なる。なお、第３実施形態に係る１００Ｃの説明において、上記の実施形態に係る超音波風速計１００，１００Ｂと同様の説明は省略する場合がある。
次に、第３実施形態に係る超音波風速計１００Ｃについて説明する。図６は、第３実施形態に係る超音波風速計１００Ｃの反射板２１Ｃ及び超音波発振器３１～３４の配置を示す平面図である。図６に示す超音波風速計１００Ｃが、図３に示す超音波風速計１００と違う点は、反射板２１に代えて反射板２１Ｃを備える点であり、第２平面２２Ｃの形状が異なる。なお、第３実施形態に係る１００Ｃの説明において、上記の実施形態に係る超音波風速計１００，１００Ｂと同様の説明は省略する場合がある。
【0063】
超音波風速計１００Ｃは、反射板２１Ｃを備え、反射板２１Ｃには、第２平面２２Ｃが形成されている。第２平面２２Ｃは、Ｚ軸方向に見て十字形状（略十字状）を成すように形成されている。第２平面２２Ｃは、領域２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ，２４ｅを含む。領域２４ａは、矩形状を成し、第２平面２２Ｃの中央に配置されている。領域２４ａの対角線は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に沿うように配置される。領域２４ｂ～２４ｅは、半円形状を成し、領域２４ａの各辺から外側に張り出すように形成されている。例えば、領域２４ｂは、超音波発振器３２と超音波発振器３４との間に形成されている。領域２４ｃは、超音波発振器３２と超音波発振器３３との間に形成されている。領域２４ｄは、超音波発振器３３と超音波発振器３１との間に形成されている。領域２４ｅは、超音波発振器３１と超音波発振器３４との間に形成されている。第２平面２２Ｃは、十字形状の先端部が円弧状を成している形状の一例である。
【0064】
このような第３実施形態に係る超音波風速計１００Ｃにおいても、上記の第１実施形態及び第２実施形態に係る超音波風速計１００と同様の作用効果を奏する。領域２４ｂ～２４ｅは、半円形状に限定されず、半楕円形状でもよく、台形状でもよく、その他の形状でもよい。少なくとも隣接する超音波発振器の間に第２平面２２があれば良く、その他の部分を第３面２３にすることにより、不要な反射を減らすことにより、ノイズを減らすことができる。
【0065】
［第４実施形態に係る超音波風速計１００Ｄ］
次に、第４実施形態に係る超音波風速計１００Ｄについて説明する。図８は、第４実施形態に係る超音波風速計１００Ｄの反射板２１Ｄ及び超音波発振器３１～３４の配置を示す平面図である。図８に示す超音波風速計１００Ｄが、図３に示す超音波風速計１００と違う点は、反射板２１に代えて反射板２１Ｄを備える点であり、第２平面２２Ｄの一部がＺ軸方向に見て超音波発振器３１～３４の直下に配置されている点である。なお、第４実施形態に係る１００Ｄの説明において、上記の実施形態に係る超音波風速計１００と同様の説明は省略する場合がある。
次に、第４実施形態に係る超音波風速計１００Ｄについて説明する。図８は、第４実施形態に係る超音波風速計１００Ｄの反射板２１Ｄ及び超音波発振器３１～３４の配置を示す平面図である。図８に示す超音波風速計１００Ｄが、図３に示す超音波風速計１００と違う点は、反射板２１に代えて反射板２１Ｄを備える点であり、第２平面２２Ｄの一部がＺ軸方向に見て超音波発振器３１～３４の直下に配置されている点である。なお、第４実施形態に係る１００Ｄの説明において、上記の実施形態に係る超音波風速計１００と同様の説明は省略する場合がある。
【0066】
超音波風速計１００Ｄは、反射板２１Ｄを備え、反射板２１Ｄには、第２平面２２Ｄが形成されている。第２平面２２Ｄは、Ｚ軸方向に見て円形を成すように形成されている。Ｚ軸方向において、超音波発振器３１～３４の直下に、第２平面２２Ｄの少なくとも一部が配置されている。Ｚ軸方向において、第２平面２２Ｄの外周近傍の一部は、超音波発振器３１～３４に重なるように配置されている。
【0067】
このような第４実施形態に係る超音波風速計１００Ｄにおいても、上記の実施形態に係る超音波風速計１００と同様の作用効果を奏する。第２平面２２Ｄの一部は、超音波発振器３１～３４の直下に配置されていてもよい。その結果、超音波発振器３０から送信された超音波が１回目に反射できる第２平面２２Ｄの範囲を広くすることができる。例えば、３回反射の超音波を超音波発振器３１から超音波発振器３４に到達させるために、隣接センサ間距離Ｄ２の１／４の所に第２平面２２Ｄが存在する必要がある。一方、超音波発振器３０の大きさを小さくすることには限界がある。そのため、第２平面２２Ｄの一部を超音波発振器３０の直下に置くことにより、隣接センサ間距離Ｄ２を短くして、超音波風速計１００Ｄを小型化することができる。
【0068】
［第５実施形態に係る超音波風速計１００Ｅ］
次に、第５実施形態に係る超音波風速計１００Ｅについて説明する。図９は、第５実施形態に係る超音波風速計１００Ｅの反射板２１Ｅ及び超音波発振器３１～３４の配置を示す平面図である。図９に示す超音波風速計１００Ｄが、図３に示す超音波風速計１００と違う点は、反射板２１に代えて反射板２１Ｅを備える点であり、第２平面２２Ｅの形状が異なる。第２平面２２Ｅの一部は、超音波発振器３１～３４の直下に配置されている。なお、第５実施形態に係る１００Ｅの説明において、上記の実施形態に係る超音波風速計１００と同様の説明は省略する場合がある。
次に、第５実施形態に係る超音波風速計１００Ｅについて説明する。図９は、第５実施形態に係る超音波風速計１００Ｅの反射板２１Ｅ及び超音波発振器３１～３４の配置を示す平面図である。図９に示す超音波風速計１００Ｄが、図３に示す超音波風速計１００と違う点は、反射板２１に代えて反射板２１Ｅを備える点であり、第２平面２２Ｅの形状が異なる。第２平面２２Ｅの一部は、超音波発振器３１～３４の直下に配置されている。なお、第５実施形態に係る１００Ｅの説明において、上記の実施形態に係る超音波風速計１００と同様の説明は省略する場合がある。
【0069】
超音波風速計１００Ｅは、反射板２１Ｅを備え、反射板２１Ｅには、第２平面２２Ｅが形成されている。第２平面２２Ｅは、Ｚ軸方向に見て十字形状を成すように形成されている。第２平面２２Ｅは、領域２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ，２４ｅを含む。領域２４ａは、矩形状を成し、第２平面２２Ｅの中央に配置されている。領域２４ａの対角線は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に沿うように配置される。領域２４ｂ～２４ｅは、矩形状を成し、領域２４ａの各辺から外側に張り出すように形成されている。例えば、領域２４ｂは、超音波発振器３２と超音波発振器３４との間に形成されている。領域２４ｃは、超音波発振器３２と超音波発振器３３との間に形成されている。領域２４ｄは、超音波発振器３３と超音波発振器３１との間に形成されている。領域２４ｅは、超音波発振器３１と超音波発振器３４との間に形成されている。領域２４ａは、第１領域の一例であり、領域２４ｂ～２４ｅは第２領域の一例である。
【0070】
Ｚ軸方向において、超音波発振器３１～３４の直下に、第２平面２２Ｅの少なくとも一部が配置されている。Ｚ軸方向において、第２平面２２Ｅの一部は、超音波発振器３１～３４に重なるように配置されている。
【0071】
超音波発振器３１の直下に、領域２４ａ，２４ｄ，２４ｅの一部が配置されている。超音波発振器３２の直下に、領域２４ａ，２４ｂ，２４ｃの一部が配置されている。超音波発振器３３の直下に、領域２４ａ，２４ｃ，２４ｄの一部が配置されている。超音波発振器３４の直下に、領域２４ａ，２４ｂ，２４ｅの一部が配置されている。Ｚ軸方向において、第２平面２２Ｅの少なくとも一部は、超音波発振器３１～３４に重なるように配置されている。
【0072】
このような第５実施形態に係る超音波風速計１００Ｅにおいても、上記の実施形態に係る超音波風速計１００と同様の作用効果を奏する。第２平面２２Ｅの一部は、超音波発振器３１～３４の直下に配置されていてもよい。その結果、隣接の送受信経路においても、超音波発振器３０から送信された超音波が１回目に反射できる第２平面２２Ｅの範囲を広くすることができる。例えば、３回の反射波の超音波を超音波発振器３１から超音波発振器３４に到達させるために、隣接センサ間距離Ｄ２の１／４の所に第２平面２２Ｅが存在する必要がある。一方、超音波発振器３０の大きさを小さくすることには限界がある。そのため、第２平面２２Ｅの一部を超音波発振器３０の直下に置くことにより、隣接センサ間距離Ｄ２を短くして、超音波風速計１００Ｅを小型化することができる。なお、十字形状の第２平面２２Ｅの先端部は、図６に示すように円弧状を成していてもよい。
【0073】
［第１斜面２５］
また、反射板２１Ｅは、第２平面２２Ｅの周囲に形成され、第２平面２２Ｅに対して傾斜する第１斜面２５を有していてもよい。第１斜面２５は、第２平面２２Ｅと反対側を向くように外向きに傾斜している。また、第１斜面２５の表面には、超音波の反射を抑制する反射防止加工が施されていてもよい。反射防止加工の例としては、シボ加工が挙げられる。第１斜面２５の一部は、超音波発振器３１～３４の直下に配置されている。
また、反射板２１Ｅは、第２平面２２Ｅの周囲に形成され、第２平面２２Ｅに対して傾斜する第１斜面２５を有していてもよい。第１斜面２５は、第２平面２２Ｅと反対側を向くように外向きに傾斜している。また、第１斜面２５の表面には、超音波の反射を抑制する反射防止加工が施されていてもよい。反射防止加工の例としては、シボ加工が挙げられる。第１斜面２５の一部は、超音波発振器３１～３４の直下に配置されている。
【0074】
［第３面２３］
第３面２３は、Ｚ軸方向に見て、第２平面２２Ｅ及び第１斜面２５の周囲に形成されている。第３面２３は、第２平面２２Ｅ及び第１斜面２５を囲むように形成されている。第３面２３は、第２斜面の一例である。第３面２３は、第１斜面２５と異なる角度で傾斜する。ここで、第１斜面２５が無く、第２平面２２Ｅと第３面２３の境界に垂直部ができてしまうと、乱流が発生して正確に風速を測定することができなくなる。そこで、第１斜面２５と異なる傾斜を有する第３面２３を設けることにより、計算上の最適な第１距離Ｈを確保しつつ、第２平面２２Ｅに必要な大きさを確保することができると共に、超音波風速計１００Ｅの大きさを必要最小限にすることができる。第３面２３の一部は、超音波発振器３１～３４の直下に配置されている。また、第４実施形態に係る超音波風速計１００Ｄにおいても、第２平面２２Ｄと第３面２３の間に第１斜面を有していても良い。
第３面２３は、Ｚ軸方向に見て、第２平面２２Ｅ及び第１斜面２５の周囲に形成されている。第３面２３は、第２平面２２Ｅ及び第１斜面２５を囲むように形成されている。第３面２３は、第２斜面の一例である。第３面２３は、第１斜面２５と異なる角度で傾斜する。ここで、第１斜面２５が無く、第２平面２２Ｅと第３面２３の境界に垂直部ができてしまうと、乱流が発生して正確に風速を測定することができなくなる。そこで、第１斜面２５と異なる傾斜を有する第３面２３を設けることにより、計算上の最適な第１距離Ｈを確保しつつ、第２平面２２Ｅに必要な大きさを確保することができると共に、超音波風速計１００Ｅの大きさを必要最小限にすることができる。第３面２３の一部は、超音波発振器３１～３４の直下に配置されている。また、第４実施形態に係る超音波風速計１００Ｄにおいても、第２平面２２Ｄと第３面２３の間に第１斜面を有していても良い。
【0075】
尚、上記実施形態に挙げた構成等に対し、その他の構成要素が組み合わされるなどした他の実施形態であってもよく、ここで示した構成に本発明が何等限定されるものではない。この点に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。
【符号の説明】
【0076】
１００，１００Ｂ,１００Ｃ，１００Ｄ，１００Ｅ：超音波風速計、１１：天板、１２：第１平面、２１，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ，２１Ｅ：反射板、２２，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄ，２２Ｅ：第２平面、２３：第３面（第２斜面）、２４ａ：領域（第１領域）、２４ｂ～２４ｅ：第２領域、２５：第１斜面、３０：複数の超音波発振器、３１：超音波発振器（第１超音波発振器）、３２：超音波発振器（第２超音波発振器）、３３：超音波発振器（第３超音波発振器）、３４：超音波発振器（第４超音波発振器）、Ｘ：Ｘ軸方向（第１方向）、Ｙ：Ｙ軸方向（第２方向）、Ｚ：Ｚ軸方向（第３方向）。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】