(57)【要約】本発明は、液体又は気体等の媒体が流れる測定用チューブ（１）と、媒体と接触するように配置され、発生器及び受信回路（１２）へ接続される少なくとも２つの超音波トランスデューサ（６；７）とを有する流量計に関する。超音波トランスデューサ（６；７）は、インターデジタルトランスデューサの電気的に分離させられた電極を備えた、平らな圧電性素子からなる。電極は、所定方向に良好に指向させられ、櫛状に互いに噛み合う。電極は、圧電性素子の２つの面のいずれか一方のみに配置される。トランスデューサ支持部材は、フィルム状にすなわち可撓性を有するように設けられる。このトランスデューサ支持部材は、同時に圧電性素子として作用することが可能である。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定用チューブ（１）と、サイクル発生器及び受信回路（１２）に接続され、インターデジタル構造を形成する平らな圧電性素子（１４）の一方の側に、電気的に分離した櫛状に噛み合う電極（１５，１６）を備えた少なくとも２つの超音波トランスデューサ（６，６’，７）とを有する、流体又は気体の媒体の流れを測定する流量計において、
上記圧電性素子（１４）が、可撓性のある材料で作られ、また、超音波トランスデューサ（６，６’，７）が上記測定用チューブ（１）の内部に配置されていることを特徴とする流量計。
【請求項２】
上記圧電性素子（１４）用の材料が、フッ化ポリビニル（ＰＶＦ），フッ化ビニルデン（ＰＶＤＦ）若しくは少なくともＰＶＦ又はＰＶＤＦの一部を含むポリマー混合物であることを特徴とする請求項１記載の流量計。
【請求項３】
上記材料が、フィルム形状を有していることを特徴とする請求項１又は２に記載の流量計。
【請求項４】
上記超音波トランスデューサ（６，６’，７）が、共通の圧電性素子（１４）を有していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一に記載の流量計。
【請求項５】
上記サイクル発生器及び受信回路又はそれらの一部が、インターデジタル構造の外部にある圧電性素子の表面上に配置されていることを特徴とする請求項４記載の流量計。
【請求項６】
上記材料が、インターデジタル構造用に、媒体に対する保護作用を有し、上記圧電性素子（１４）の一方の側が、上記測定用チューブ（１）の内面（２，２’）に向けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一に記載の流量計。
【請求項７】
上記インターデジタル構造（１５，１６，１７）が保護用カバー層（１９）により被覆され、上記圧電性素子（１４）が、該インターデジタル構造（１５，１６，１７）及びカバー層（１９）と共に薄層構造を構成していることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一に記載の流量計。
【請求項８】
上記薄層構造（２０）が、トランスデューサを支持する部材（５）上に配置されていることを特徴とする請求項７記載の流量計。
【請求項９】
上記測定用チューブ（１）が、超音波をそらすべく、少なくとも内面（２’）に反射面（４）を備えていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一に記載の流量計。
【請求項１０】
上記超音波トランスデューサ（６，６’，７）が、上記測定用チューブ（１）の測定用チューブ軸（３）に対して平行に延びる、インターデジタル構造（１５，１６，１７）のフィンガー部（１７）に垂直な方向（２４，２７）に指向させられることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一に記載の流量計。
【請求項１１】
上記超音波トランスデューサ（６，６’，７）が、互いに平行に、また、上記測定用チューブ（１）の測定用チューブ軸（３）に対して所定の角度で延びる、インターデジタル構造（１５，１６，１７）のフィンガー部（１７）に垂直な方向（２４，２７）に指向させられることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一に記載の流量計。
【請求項１２】
互いに隣り合うように配置される２つの超音波トランスデューサ（６，６’）が対をなし、角度２βを有する方向でありかつインターデジタル構造（１５，１６，１７）のフィンガー部（１７）に垂直な方向に指向させられること、及び、角度２βの二等分線が、上記測定用チューブ（１）の測定用チューブ軸（３）に平行に延びることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一に記載の流量計。
【請求項１３】
上記測定用チューブ（１）が、超音波トランスデューサ（６，７）及び／又はサイクル発生器及び受信回路（１２）用の接続コンダクタとなるケーブル（９）がそれを介して導かれる孔（９ａ）を備えていることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一に記載の流量計。
【請求項１４】
上記薄層構造（２０）は、特に矩形断面について、測定用チューブ（１）の上記容器と蓋部材との間に保持され、上記圧電性素子（１４）の自由な側が、容器（２２）の縁部まわりのゴム製シールに対して押圧されていることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一に記載の流量計。
【請求項１５】
インターデジタル構造を構成する電極（１５，１６）がその上に配置される圧電性素子（１４）を備えた超音波トランスデューサにおいて、
上記圧電性素子（１４）が可撓性を有し、フッ化ポリビニル（ＰＶＦ），フッ化ビニルデン（ＰＶＤＦ）又は少なくともこれらの材料の一部を含むポリマー混合物で作られることを特徴とする超音波トランスデューサ。
【請求項１６】
インターデジタル構造を構成する電極（１５，１６）がその上に配置される圧電性素子（１４）を備えた超音波トランスデューサにおいて、
上記圧電性素子（１４）及び電極（１５，１６）がその上に配置され、トランスデューサを支持する支持部材が設けられ、該支持部材は、可撓性のあるフィルムであることを特徴とする超音波トランスデューサ。
【請求項１７】
上記トランスデューサを支持する支持部材（５）がフッ化ポリビニル（ＰＶＦ），フッ化ビニルデン（ＰＶＤＦ）又は少なくともこれらのＰＶＦ又はＰＶＤＦの一部を含むポリマー混合物で作られることを特徴とする請求項１６記載の流量計。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、請求の範囲の請求項１に引用される全体的な概念に記述されるタイプの流体又はガス状媒体用の流量計に関する。
【０００２】
かかる流量計は、パイプ内を通過する媒体における超音波による流速の測定に用いられ、基準量を決定することができる。
【０００３】
ドイツ特許第３０ ２０ ２８２ Ａ１号は、測定されるべき媒体が流れる測定チューブと超音波発生器としての処理用インターデジタル変換器とを備えた超音波流量計を開示している。インターデジタル変換器は、セラミック圧電性材料から作られる平らな部品である。セラミック圧電性材料は、その一方の側に、交流電圧が印加され、構造上インターデジタルである２つの電極を有している。この構造は、接触せずに互いに交わる歯を備えた２つの櫛に似ている。媒体に向かう側は、全表面を占める大電極（mass electrode）からなる。
【０００４】
１８０°の相対的な位相角の等しい周波数ｆの２つの交流電圧が、一方の側における２つの電極に、また、他方の側における大電極に印加された場合、インターデジタル構造によりカバーされる圧電性材料の領域が、厚さ方向に振動させられ、それにより、超音波が、大電極に対して垂直な角度で大電極を通じて放射される。放射の角度は、交流電流の周波数ｆに、また、インターデジタル構造の周期性に依存する。
【０００５】
イギリス特許第２ １６７ ８５７ Ａ号は、流量計における超音波発生器用の圧電性材料として、ＰＶＤＦの使用を簡単に提案している。
【０００６】
ドイツ特許第３６ ３３ ３０６ Ｃ２号は、互いの上面にてサンドウィッチ形式に置かれた２つのインターデジタルトランスデューサの組合せからなる超音波発生器を示している。一方のインターデジタルトランスデューサは、超音波送信機として、また、例えばドイツ特許第３０ ２０ ２８２ Ａ１号から知られるインターデジタルトランスデューサにおけるセラミックを使用した圧電性材料用に作用する。他方のインターデジタルトランスデューサは、受信機として作用し、また、圧電性のセラミックの代わりに、ＰＶＤＦで作られたプレート部材を備えている。
【０００７】
送信機の電極及び受信機の予備電極は、構造及び寸法上同様であり、また、互いに対して精度良く位置合せされている。ここでは、２つのインターデジタルトランスデューサが、他方の上面にサンドウィッチ形式に置かれ、大電極を備えた送信機の側は、インターデジタルトランスデューサのＰＶＤＦ予備電極に対向する。インターデジタルトランスデューサのＰＶＤＦの大電極は、媒体に接触し、超音波の放射及び受け取りは、インターデジタルトランスデューサのＰＶＤＦの大電極を介して行われる。電気信号は、予備電極が超音波を受け取った場合に、該予備電極から受信され得る。
【０００８】
超音波流量計の構造としては、各種の形態が知られている。それらは、主として、測定場所に沿った超音波の伝播方向について異なる。測定用チューブ（ドイツ特許第２９ ２４ ５６１ Ｃ２号）の軸に平行な音の伝播及び斜めの音の伝播（イギリス特許第２ １６７ ８５７ Ａ号）に加えて、特に知られた他の経路は、Ｖ字形状又はＷ字形状の伝播（ドイツ特許第３９ ４１ ５４４ Ａ１号）、又は、多重反射（ドイツ特許第４３ ３６ ３７０ Ｃ１号）により得られる螺旋状の伝播通路である。
【０００９】
ロンプス化学辞典（Rompps chemical dictionary）（ＩＳＢＮ ３−４４０−０４５１５−３）の３３２５ページには、多様な化学製品に耐性のある、延伸フィルム状のフッ化ポリビニル（ＰＶＦ：polyvinyl fluoride）及びフッ化ビニルデン（ＰＶＤＦ：polyvinylidene fluoride）が、技術的に利用可能な圧電特性をあらわすことが記述されている。
【００１０】
超音波放射器は、媒体からそれら自体を保護するために、ハウジング内に密閉される必要があるが、それには大きなコストがかかる。先行技術による流量計の構造もまたコストを要するものである。これにより、例えばこの技術が温水及び冷水の量を測定するのに用いられる場合に、流量計は移動する部品を有しないという長所がはっきりと分かるが、実際面での遠隔の加熱領域に対する超音波流量計の適用可能な領域が制限される。
【００１１】
本発明の目的は、簡単化された超音波トランスデューサを備えた価格面で有利な流量計、及び、その目的に適した超音波トランスデューサを提供することである。
【００１２】
上記の目的は、場合によっては、請求の範囲における請求項１又は請求項１４若しくは１５の特徴で実現可能である。有効な種々の実施形態は、従属した請求項に記載される。
【００１３】
上記目的に対する解決手段は、一般に広範囲での使用において、安価な回転式のベーンメータ（vane meter）にとって代わることに関した決定的なステップを可能とする。
【００１４】
本発明の基本的な概念は、測定用チューブ内に挿入され得るような可撓性のある形式の超音波トランスデューサの実現である。実際に、超音波トランスデューサの挿入を果たすのに機械的な介入が全く必要とされない。
【００１５】
簡単な形式の実施形態では、超音波トランスデューサが、圧電性を備えた可撓性のある材料のみからなり、インターデジタルトランスデューサを備え、測定用チューブ内部に固定され得る。好適な材料は、ＰＶＦ又はＰＶＤＦのフィルムである。このフィルムは、侵食に対して電極を保護する層を形成し、また、およそ４０度以下の温度での使用に特に適している。通常用いられる対をなす電極は必要ない。
【００１６】
このタイプの超音波トランスデューサは、ほぼいかなる形式もの測定用チューブ内に簡単に挿入され得る。このことは、主として、その薄型によるもので、それにより、流体の流れはほとんど妨げられない。また、それは、製造が非常に簡単であり、自動化された連続的な製作に適している。すなわち、その製作は価格について特に良好な価値をもたらし、経済的には非常に有効である。
【００１７】
更なる長所及びその詳細については以下に記述する。本発明による流量計及び超音波トランスデューサは、全ての気体又は流体媒体に適している。
【００１８】
図１では、符号１は測定用チューブをあらわし、符号２，２’は測定用チューブ１の内面をあらわし、符号３は測定用チューブの軸をあらわし、符号４は超音波用の鏡をあらわし、符号５はトランスデューサ支持部材をあらわし、符号６及び７は超音波トランスデューサをあらわし、符号８はダクトをあらわし、符号９は多極ケーブルをあらわし、符号９ａは孔をあらわし、符号１０は媒体の流れ方向をあらわすものである。
【００１９】
流量計Ｄにおける測定機構は、一例としてＶ字形状の音の経路１１を用いるように示されている。２つの超音波トランスデューサ６及び７は、測定用チューブ１の内面２におけるトランスデューサ支持部材５上に所定間隔Ａを隔てて、媒体の流れ方向１０に沿って配置されている。
【００２０】
１つの実施形態では、トランスデューサ支持部材５が、トランスデューサ側で平坦であり、他方の側で、測定用チューブ１の内面２に密接する。サイクル発生器及び受信回路（receptor circuit）１２は、ケーブル９によって、超音波トランスデューサ６，７に接続される。ケーブル９は、ダクト８内に導かれ、媒体の漏れに対して密閉されている。サイクル発生器１２は、超音波トランスデューサ６，７を駆動させるために所定周波数ｆの位相シフトした交流電圧を発生する。また、ケーブル９の代わりに、導電経路を備えたフィルムを用いることもできる。
【００２１】
第１の超音波トランスデューサ６は、例えば測定軸３に対してαの放射角度をなす超音波経路１１に沿って超音波を送り、これらは、反射面からつまり鏡４から、第２の超音波トランスデューサ７の反対側の内面２’上に反射される。超音波は、超音波トランスデューサ７内で相互に位相シフトされた受信信号を発生し、これらは、ケーブル９を介して受信回路１２に導かれる。次の測定のために、超音波トランスデューサ６，７は、送信及び受信の機能について交代する。
【００２２】
他の実施形態では、超音波トランスデューサ６，７の両方が同時に送信を行い、その後、それぞれ、他方の超音波トランスデューサにより発せられる音波の受信を待つ。受信された信号から、サイクル発生器及び受信回路１２は、測定用チューブ３の軸に沿った流れの速度及び媒体（例えば冷水又は温水等）の量を計算し、そして、規定の基準量に比例したパルスをカウンタ１３へ送る。
【００２３】
トランスデューサ支持部材５は、例えば、超音波トランスデューサ６，７がそれぞれ自立して媒体から隔離されてその上に配置されるフィルムから構成され得る。しかしながら、トランスデューサ支持部材５は、また、超音波トランスデューサの機能がインターデジタル構造により実行され得るＰＶＦ又はＰＶＤＦフィルムから形成されてもよい。
【００２４】
図２は、一例として、超音波トランスデューサ６（図１参照），７（図１参照）の圧電性素子１４を、それらの作用の概略的な説明のために示す。圧電性素子１４は、その厚さ方向に平行に分極化された圧電性材料で作られた基板であり、また、その上面において２つの電極１５，１６を備えている。電極１５，１６の隣り合う縁部は、インターデジタル構造１５，１６，１７のフィンガー部１７の形状に形成されている。各電極１５，１６のフィンガー部１７は、規則的に隔てられ、１つの電極１５又は１６の隣接するフィンガー部１７は、互いから間隔ｄで隔てられる。電極材料のない曲折した帯が、２つの電極１５，１６，１７を分離することになる。
【００２５】
超音波は、圧電性素子１４の表面に垂直な平面Ｅに平行に発せられる。破線で示されたその交差線は、フィンガー部１７を二等分にするものである。音の経路１１が、圧電性素子１４の面に垂直な垂直線１８に対して放射角度αで傾斜している。媒体における超音波の波長λ及び間隔ｄによって、公式ｃｏｓα＝λ／ｄから、放射角度αが決定される。
【００２６】
運転条件及び他のインターデジタル構造１５，１６，１７に関して、我々は、ここで、初期に説明したドイツ特許第３０ ２０ ２８２号（８頁の１１行目〜１０頁の４行目，１２頁の９〜３３行目）を参照する。
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【００２７】
一方における２つの電極１５，１６と他方における測定用チューブとの間の等しい周波数による２つの１８０°の位相シフトされた交流電圧の適用に際して、インターデジタル構造により覆われた圧電性素子１４の領域は、厚さ方向に振動させられ、その結果、圧電性素子１４の自由面が、放射角度αで超音波を媒体へ発する。
【００２８】
先行技術で記載されたインターデジタルトランスデューサに対して、圧電性素子１４は、インターデジタル構造１５，１６，１７に背を向けた側に、対をなす電極を有している。これは、実験により、薄いフィルムが圧電性素子として採用された場合に、対をなす電極が必要でないことが確認されたためである。
【００２９】
図３では、超音波トランスデューサの断面が示される。この表示は、基本的には、超音波トランスデューサ６及び７に適用可能である。超音波トランスデューサ６又は７は、場合によっては、少なくとも圧電性素子１４，フィンガー部１７を備えた電極１５，１６（図２），カバー層１９を有している。これらはトランスデューサ支持部材として作用し得る。カバー層１９は、インターデジタル構造１５，１６，１７を備えた圧電性素子１４の全表面を覆い、特に縁部の領域にて、媒体の影響から、電極１５，１６，１７の材料を保護する。カバー層１９及び圧電性素子１４は、薄層構造２０を形成する。超音波トランスデューサ６又は７の薄層構造２０は、そのカバー層１９を、その自由な側で、内面２に対して密接させる。カバー層１９は、好ましくはプラスチックで作られ、モールディングつまり射出成形によって広げられる。
【００３０】
他の実施形態では、圧電性素子１４の電極側は、媒体に対する保護のために、プラスチックフィルムと一列に並べられる。ここでは、カバー層１９と圧電性素子１４の材料とケーブル９の被覆物との間には、密な接着がなされることが重要であり、それにより、媒体が、カバー層１９の下側で、密閉された電極１５，１６，１７に対して侵入できなくなる。知られた圧電性のセラミックに加えて、フッ化ポリビニル（ＰＶＦ）又はフッ化ビニルデン（ＰＶＤＦ）の延伸フィルム、又は、ＰＶＦ及び／又はＰＶＤＦの調和した混合ポリマーもまた適切である。
【００３１】
簡略化された実施形態では、カバー層１９が、周辺領域にて要求されるのみである。このことは、例えばプラスチック製の測定用チューブを備えた、測定用チューブ１と電極との間で防熱素子（insulation）が全く必要とされない場合にあてはまる。当然ながら、薄層構造が、また、その電極側（カバー層を備えた）を媒体に向かって変更してもよい。
【００３２】
他の実施形態では、サイクル発生器及び受信回路１２又はこれらの一部が、また、インターデジタル構造１５，１６，１７により占められた領域の外側で、また、カバー層１９の下側で、圧電性素子１４上に置かれる。
【００３３】
図４における平面図に示される実施形態は、測定用チューブ１（図１）の内部の内面２に配置されたトランスデューサ支持部材５を示している。この実施形態におけるトランスデューサ支持部材５は、薄層構造２０（図３）である。圧電性素子１４のみが図４の表示においてあらわされている。圧電性素子１４は透明に示され、それにより、サイクル発生器及び受信回路１２、並びに、圧電性素子１４（図２）上に位置決めされたインターデジタル構造１５，１６，１７が、圧電性素子１４を通じて識別され得る。
【００３４】
インターデジタル構造は共に配置され、帯状の圧電性素子１４上に間隔Ａ（図１）で隔てられる。間隔Ａは、超音波トンラスデューサ６，７の中心間で測定される。１つの実施形態では、２つのインターデジタル構造１５，１６，１７の電極１５又は１６が、互いに、また、導電経路によりサイクル発生器及び受信回路１２へ結合される。また別の実施形態では、４つの電極１５，１６が、サイクル発生器及び受信回路１２へ別個に接続される。図４では、これらの第１のものが例として電極１５として、また、第２のものが電極１６として示される。
【００３５】
１つのインターデジタル構造の電極１５及び１６が他のインターデジタル構造の電極１５，１６へ圧電性素子１４上の導電経路によって直接に接続される実施形態では、超音波が、２つの超音波トランスデューサ６，７において、±４５°の放射角度で同時に発せられる。
【００３６】
鏡４（図１）からの反射後に、Ｖ字形状の音の経路１０（図１）における流れで伝播させられる超音波は、第１の超音波トランスデューサ６に向かって上流側へ進む超音波よりも幾分か早く、第２の超音波トランスデューサ７に達する。結果として各電極１５，１６にて受け取った信号は、超音波トランスデューサ６，７にて生成された２つの信号のオーバーレイ（overlay）である。流れの変位効果（displacement effect）により引き起こされた時間遅延は、超音波トランスデューサ６，７に達する超音波における位相シフトをもたらす。
【００３７】
上記サイクル発生器及び受信回路１２は、必要な交流電圧を生成し、流れの速度又は通過した流れの容積を算出すべく、電極１５及び１６で受け取った信号における位相シフトを利用し、測定用チューブ１の外側で、ケーブル９（図３）を介して、一連のパルスをカウンタ１３（図１）へ送信する。各パルスは、所定の量をあらわすものである。
【００３８】
他の実施形態において、超音波トランスデューサ６，７がサイクル発生器及び受信回路１２に別個に接続された場合には、後者が、超音波が２つの超音波トランスデューサ６，７から同時に若しくは連続的に送信されるかどうかを決定する。同様に、２つの超音波トランスデューサ６，７から受け取った信号は、互いに無関係に処理される。
【００３９】
図４による実施形態は、測定用チューブ１の外側の素子が、サイクル発生器及び受信回路１２並びにカウンタ１３（図１）に対する電極供給源のみであり、また、一方、サイクル発生器及び受信回路１２が、測定用チューブ１内に密閉されるという利点を有する。
【００４０】
他の実施形態では、電極１５，１６が、サイクル発生器及び受信回路１２への２つのコア又は４つのコアをもつ測定用チューブ１の外側に配置されたケーブル９によって接続される。
【００４１】
図５は、測定用チューブ１（図１）の可能な実施形態を断面で示している。測定用チューブ１は、蓋部材２１と矩形断面の容器２２とからなる。測定用チューブ１の矩形断面は、その端部で、パイプ内への超音波メータの組込みを可能とするために、ここに示さない環状の中空断面２３をもつパイプへ変形する。圧電性素子１４及びカバー層１９を有する薄層構造２０（図３）は、蓋部材２１の内面２（図１）に配置される。
【００４２】
図５に示される例は、例えばダクト８の一部としてケーブル９を取り囲むプラグ８’とともに射出形成により製造されるカバー層１９を有している。プラグ８’は、蓋部材に開けられた孔、および、また、その孔にねじ込まれるダクト８を軸方向に通過する。ダクト８の下側のシール（例えばＯリング）８”は、プラグ８’に対して、また、蓋部材２１に開けられた孔の壁部に対して押圧され、その結果、測定用チューブ１は、媒体の漏れに対して密閉される。同時に、薄層構造２０が、測定用チューブ１内に保持される。
【００４３】
他の実施形態では、薄層構造２０が、例えばねじ部材又は接着剤によって、付加的に内面２に固定されてもよい。例えばゴム継ぎ手（rubber joint）等のシールを構成する手段が、図５の右側に示されるような蓋部材２１と容器２２との間の隙間を密閉する。図５の左側には、シールを保証する他の手段が示されている。
【００４４】
薄層構造２０は、圧電性素子１４の側部とともに、蓋部材２１によって、ゴムシールに対して直接に押圧されている。その結果、ダクト８，プラグ８’及びケーブル９の漏れのない入り口箇所は無用になる。これにより、有効な簡易化が実現できる。音の経路１１（図１）は、Ｖ字形状であり、また、鏡４が、図１の長手方向に沿った断面に示されるように容器の床の内面２’上に配置される。
【００４５】
図６では、測定用チューブ１が、湾曲した丸い内面２をあらわしている。ＰＶＦ又はＰＶＤＦフィルムで作られた圧電性素子１４の可撓性により、薄層構造２０が、内壁２の湾曲に対して、難なく適合させられることが可能である。音の放射における悪影響は全く検出されなかった。
【００４６】
良く知られるように、測定用チューブ１の断面にわたって流れる媒体は、流れの輪郭（profile）をあらわす。内壁２では、流れの速度が実質的にゼロとなり、理想的な状態の下で、それは、測定用チューブ３（図１）の軸上で最大に達する。測定の精度に関しては、流れの輪郭は流れの速度に依存するため、流れの輪郭における流れの速度を正確に評価することが重要である。
【００４７】
前述したドイツ特許第４３ ３６ ３７０号は、この問題を扱い、超音波をそらすべく斜めに配置された鏡の助けを伴い、その文書で提案された繰り返し反射される音の経路１１（図１）によって仕事を実行する。
【００４８】
方位角によって傾斜させられたインターデジタル構造１５，１６，１７を伴う図７に示す配置は、繰り返し反射される音の経路１１（図１）を備えた流量計のコスト削減を可能とする。圧電性素子１４の平面における音の経路１１の一構成が、フィンガー部１７を接続する電極１５，１６の一部に平行であり、超音波トランスデューサ６の描写では符号２４が付された方向をあらわしている。圧電性素子１４の平面上にもたらされる測定用チューブの軸３に関して、符号２４が付された方向は、発射方位（azimuth）角度βで傾斜させられる。
【００４９】
第１の超音波トランスデューサ６又は７（図１）の超音波は、場合によっては、まず、容器２２（図５）の内壁２５(図５）に反射させられ、それにより、内面２’（図５）上の鏡４（図５）上へそらされ、更に、そこで反射される。鏡４からは、更なる反射による音の経路１１が、容器２２の他の側の壁２６（図５）上の他の超音波トランスデューサ７又は６に導かれる。第２の超音波トランスデューサ７の描写で示される方向（図７では不図示）は、第１の超音波トランスデューサ６の符号２４が付された方向に平行に指向させられ、帯状の圧電性素子１４の他端に配置される。
【００５０】
測定用チューブ１の長い方の断面に関して、測定用チューブ１を通じた良好な音の放射を保証するには、２つの平行な、螺旋状の音の経路１１を用いることが有効である。図８は、圧電性素子１４上の超音波トランスデューサ６，６’から構成される第１の対の電極１５，１６，１７（図７）の可能な配置を示している。符号２４及び２７が付された超音波トランスデューサ６，６’の方向は、２βの角度を含んでいる。ここで、βは、発射方位角度であり、また、作成された測定用チューブの軸３は、角度２βを二等分する。
【００５１】
超音波トランスデューサ７（図４）の第２の対（図８では不図示）は、圧電性素子１４の他端に位置決めされ、第１の対６，６’と同じ電極１５，１６，１７の構造及び配置をあらわしている。しかし、第２の対は、第１の対６，６’に対して、圧電性素子１４の平面内で１８０°回転させられる。
【００５２】
完全性のためには、インターデジタル構造が、好ましくは、真空メッキされた若しくはラミネートされた、最終的な形状がエッチングにより得られる電極材料から構成される必要があることが述べられるべきである。電極材料は、また、ステンシルで刷り込まれることで付加されてもよい。
【００５３】
この流量計の更なる利点は、媒体又は媒体内に浮遊する物質との反応により侵食され易い電極が不要であることである。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】長手方向に沿った流量計の断面説明図である。
【図２】インターデジタルトランスデューサの平面図である。
【図３】インターデジタルトランスデューサの断面説明図である。
【図４】２つのインターデジタルトランスデューサの配置をあらわす図である。
【図５】流量計の断面説明図である。
【図６】チューブ状流量計の断面説明図である。
【図７】インターデジタルトランスデューサの斜めの配置をあらわす図である。
【図８】対をなすインターデジタルトランスデューサの配置をあらわす図である。
【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年9月3日(2003.9.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定用チューブ（１）と、サイクル発生器及びレセプタ回路（１２）に接続され、インターデジタル構造を形成する平らな圧電性素子（１４）の一方の側に、電気的に分離した櫛状に噛み合う電極（１５，１６）を備えた少なくとも２つの超音波トランスデューサ（６，６’，７）とを有する、流体又は気体の媒体の流れを測定する流量計であって、上記圧電性素子（１４）が、可撓性のある材料で作られ、また、超音波トランスデューサ（６，６’，７）が上記測定用チューブ（１）の内部に配置される流量計において、
上記材料が、インターデジタル構造用に、媒体に対する保護作用を有し、上記圧電性素子（１４）の一方の側が、上記測定用チューブ（１）の内面（２，２’）に向けられていることを特徴とする流量計。
【請求項２】
上記圧電性素子（１４）用の材料が、フッ化ポリビニル（ＰＶＦ），フッ化ビニルデン（ＰＶＤＦ）若しくは少なくともＰＶＦ又はＰＶＤＦの一部を含むポリマー混合物であることを特徴とする請求項１記載の流量計。
【請求項３】
上記材料が、フィルム形状を有していることを特徴とする請求項１又は２に記載の流量計。
【請求項４】
上記超音波トランスデューサ（６，６’，７）が、共通の圧電性素子（１４）を有していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一に記載の流量計。
【請求項５】
上記サイクル発生器及びレセプタ回路又はそれらの一部が、インターデジタル構造の外部にある圧電性素子の表面上に配置されていることを特徴とする請求項４記載の流量計。
【請求項６】
上記インターデジタル構造（１５，１６，１７）が保護用カバー層（１９）により被覆され、上記圧電性素子（１４）が、該インターデジタル構造（１５，１６，１７）及びカバー層（１９）と共に薄層構造を構成していることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一に記載の流量計。
【請求項７】
上記薄層構造（２０）が、トランスデューサを支持する部材（５）上に配置されていることを特徴とする請求項６記載の流量計。
【請求項８】
上記測定用チューブ（１）が、超音波をそらすべく、少なくとも内面（２’）に反射面（４）を備えていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一に記載の流量計。
【請求項９】
上記超音波トランスデューサ（６，６’，７）が、上記測定用チューブ（１）の測定用チューブ軸（３）に対して平行に延びる、インターデジタル構造（１５，１６，１７）のフィンガー部（１７）に垂直な方向（２４，２７）に指向させられることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一に記載の流量計。
【請求項１０】
上記超音波トランスデューサ（６，６’，７）が、互いに平行に、また、上記測定用チューブ（１）の測定用チューブ軸（３）に対して所定の角度で延びる、インターデジタル構造（１５，１６，１７）のフィンガー部（１７）に垂直な方向（２４，２７）に指向させられることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一に記載の流量計。
【請求項１１】
互いに隣り合うように配置される２つの超音波トランスデューサ（６，６’）が対をなし、角度２βを有する方向でありかつインターデジタル構造（１５，１６，１７）のフィンガー部（１７）に垂直な方向に指向させられること、及び、角度２βの二等分線が、上記測定用チューブ（１）の測定用チューブ軸（３）に平行に延びることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一に記載の流量計。
【請求項１２】
上記測定用チューブ（１）が、超音波トランスデューサ（６，７）及び／又はサイクル発生器及びレセプタ回路（１２）用の接続コンダクタとなるケーブル（９）がそれを介して導かれる孔（９ａ）を備えていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一に記載の流量計。
【請求項１３】
上記薄層構造（２０）は、特に矩形断面について、測定用チューブ（１）の上記容器と蓋部材との間に保持され、上記圧電性素子（１４）の自由な側が、容器（２２）の縁部まわりのゴム製シールに対して押圧されていることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一に記載の流量計。
【請求項１４】
インターデジタル構造を構成する電極（１５，１６）がその上に配置される圧電性素子（１４）を備えた超音波トランスデューサにおいて、
上記圧電性素子（１４）が可撓性を有し、フッ化ポリビニル（ＰＶＦ），フッ化ビニルデン（ＰＶＤＦ）又は少なくともこれらの材料の一部を含むポリマー混合物で作られることを特徴とする超音波トランスデューサ。
【請求項１５】
インターデジタル構造を構成する電極（１５，１６）がその上に配置される圧電性素子（１４）を備えた超音波トランスデューサにおいて、
上記圧電性素子（１４）及び電極（１５，１６）がその上に配置され、トランスデューサを支持する支持部材が設けられ、該支持部材は、可撓性のあるフィルムであることを特徴とする超音波トランスデューサ。
【請求項１６】
上記トランスデューサを支持する支持部材（５）がフッ化ポリビニル（ＰＶＦ），フッ化ビニルデン（ＰＶＤＦ）又は少なくともこれらのＰＶＦ又はＰＶＤＦの一部を含むポリマー混合物で作られることを特徴とする請求項１５記載の流量計。
【国際調査報告】
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