(57)【要約】【課題】被測定流体が流れる計測流路における筐体伝搬などの計測性能に関わる設計要因を払拭し、計測精度の高い汎用性と多様性に優れた超音波流量計測ユニットを提供すること。【解決手段】超音波振動子２ａ、２ｂを囲むケース８を備えた被測定流体が通過する計測流路６と、計測流路６に設けられた一対の超音波振動子２ａ、２ｂと、超音波振動子２ａ、２ｂの間で授受される伝搬時間を計測する伝搬時間測定部３と、伝搬時間測定部３で計測された伝搬時間から演算によって被測定流体の流量を算出する流量演算部４で構成された計測回路基板１１と、ケース８内に充填された防震材９で構成する。【選択図】図１
2012021782.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定流体が流れる計測流路と、
前記計測流路の同一面の上流と下流に配置され、一方から発信された超音波信号を他方で受信するように構成した一対の超音波振動子と、
前記計測流路上に構成され、前記一対の超音波振動子を囲むケースと、
一方の前記超音波振動子から送信され、前記被測定流体を伝搬した超音波信号を他方の前記超音波振動子が受信するまでの超音波信号の伝搬時間を計測する伝搬時間測定部と、
前記伝搬時間から演算によって前記被測定流体の流量を求める流量演算部からなる計測回路基板と、
前記ケース内に充填された防振性を有する材料と、
を備えた超音波流量計測ユニット。
【請求項２】
前記計測回路基板を、前記一対の超音波振動子間に配置することで、前記計測回路基板及び前記一対の超音波振動子を前記防振性を有する材料で覆った請求項１記載の超音波流量計測ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一対の送受信可能な超音波振動子を用いて超音波の伝搬時間を計測し、空気やガス等の被測定流体の流量を計測する超音波流量計に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来この種の超音波流量計は、例えば図３に示すように、被測定流体が流れる計測流路５０と、この計測流路５０に対向配置されて超音波を送受信する少なくとも一対の超音波振動子５１、５２と、前記超音波振動子間の超音波伝搬時間を計測する計測制御部５３と、前記計測制御部からの信号に基づいて流量を算出する演算部５４とを備え、前記超音波振動子は天部と、側壁部と、この側壁部の外側に設けた支持部と、前記天部の内壁面に固定された圧電体を有する超音波振動子と、前記側壁部に当接し側壁部の振動を低減する制振体と、前記支持部を保持する保持部を有する振動伝達抑止体５５とを備え、前記超音波振動子は前記保持部を介して取付けた構成となっている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１５９５５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記従来の構成では、ノイズとなる不要な超音波振動を流路に伝達しないようにするために、超音波送受波器の形状に合わせて、複雑な形状の振動伝達抑制体を用いる必要があり、振動伝達抑制体が高価になるだけでなく、取り付けも煩雑であるという課題を有していた。
【０００５】
本発明は、前記従来の技術を解決するもので、送信側の超音波振動子から送信された超音波が計測流路内の被測定流体を介して受信側の超音波振動子に伝搬する時に、筐体伝搬を抑制することにより、計測精度の高い超音波振動子ユニット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】
前記従来の課題を解決するために、本発明の超音波流量計測ユニットは、被測定流体が流れる計測流路と、前記計測流路の同一面の上流と下流に配置され、一方から発信された超音波信号を他方で受信するように構成した一対の超音波振動子と、前記計測流路上に構成され、前記一対の前記超音波振動子を囲むケースと、一方の前記超音波振動子から送信され、前記被測定流体を伝搬した超音波信号を他方の超音波振動子が受信するまでの超音波信号の伝搬時間を計測する伝搬時間測定部と、前記伝搬時間から演算によって前記被測定流体の流量を求める流量演算部からなる計測回路基板と、前記ケース内に充填された防振性を有する材料と、を備えたものである。
【０００７】
これによって、送信側の超音波振動子から送信された超音波の振動を防震材が吸収することにより、計測流路（筐体）への漏れを防ぐことができるため、計測精度が高まり、さらに超音波振動子の防湿にも効果がある。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の超音波流量計測ユニットは、超音波流量計測性能に関係する不要伝搬波の伝搬を防止することができるため計測精度の向上をすることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】（ａ）本発明の実施の形態１における超音波流量計測ユニットの断面図、（ｂ）同実施の形態１における超音波流量計測ユニットの斜視図
【図２】（ａ）本発明の実施の形態２における超音波流量計測ユニットの断面図、（ｂ）同実施の形態における超音波流量計測ユニットの斜視図
【図３】従来の超音波流量計測装置のブロック図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
第１の発明は、被測定流体が流れる計測流路と、前記計測流路の同一面の上流と下流に配置され、一方から発信された超音波信号を他方で受信するように構成した一対の超音波振動子と、前記計測流路上に構成され、前記一対の超音波振動子を囲むケースと、一方の前記超音波振動子から送信され、前記被測定流体を伝搬した超音波信号を他方の前記超音波振動子が受信するまでの超音波信号の伝搬時間を計測する伝搬時間測定部と、前記伝搬時間から演算によって前記被測定流体の流量を求める流量演算部からなる計測回路基板と、前記ケース内に充填された防振性を有する材料と、を備えたことにより、送信側の超音波振動子の振動の漏れを防震材が吸収するため、筐体伝搬を防止することが可能となり計測精度を高めることができ、さらに超音波振動子の防湿効果も得ることができる。
【００１１】
第２の発明は、特に第１の発明において、前記計測回路基板を、前記一対の超音波振動子間に配置することで、前記計測回路基板及び前記一対の超音波振動子を前記防振性を有する材料で覆ったもので、超音波振動子と計測回路が近接することで、リード線の短縮や一体コーティングが可能となるため、工数の削減やリード線の配線ノイズ対策など、計測性能に関係する設計事項の制約を払拭することができる。
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１３】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における超音波流量計測ユニットの断面図、及び斜視図を示すものである。
【００１４】
図１に示すように、一対の超音波振動子２ａと超音波振動子２ｂが樹脂で構成された計測流路６の上流と下流の同一面（図１における上面）に設けた取付部６ａ、６ｂに、超音波振動子押さえ具７で取り付けられている。この超音波振動子２ａと超音波振動子２ｂは、計測流路６の流れ方向に対して、斜め方向に取り付けられており、一方の超音波振動子から発信された超音波信号が、超音波振動子２ａ、２ｂと対向する計測流路６の内面（図１における下面）に反射して、他方の超音波振動子で受信されるように構成されている。したがって、超音波信号は、Ｖ字状の伝播経路（図１のＡ）をたどることになる。
【００１５】
また、超音波振動子２ａ、２ｂ間の超音波信号の伝搬時間は、伝搬時間測定部３で計測され、この伝搬時間に基づいて流量演算部４で流量が演算される。この伝搬時間測定部３と流量演算部４は、計測回路基板５上に構成されている。
【００１６】
なお、被測定流体が流れる計測流路６に取り付けた超音波振動子２ａ、２ｂを囲むようにケース８を構成し、ケース８内を防震材９にて満たして、コーティング処理を行っている。
【００１７】
以上の構成において、伝搬時間測定部３は、例えば、超音波振動子２ａを駆動することで超音波信号を発して、この超音波信号が被測定流体を伝搬し、超音波振動子２ａで受信
されるまでの伝搬時間を測定する。そして、流量演算部４は、この伝搬時間から既知の演算式により流量を求めることができる。
【００１８】
以上のように、本実施の形態の超音波流量計測ユニットにおいては、超音波振動子２ａ、２ｂを囲むケース８内を防震材９にて満たすことにより、送信側の超音波振動子からの振動を防震材９が吸収することができ振動が計測流路６を構成する筐体を介して受信側の超音波振動子に伝搬する筐体伝搬を防止することができる。
【００１９】
また、防震材９として、防水特性を有する材料を選定することで、超音波振動子２ａ、２ｂを水分から保護することができ、防湿効果も得ることもできる。
【００２０】
（実施の形態２）
図２は、本発明の第２の実施の形態における超音波流量計測ユニットの断面図、及び斜視図を示すものである。
【００２１】
被測定流体が流れる計測流路６を超音波振動子２ａ、２ｂと、計測回路を構成する回路部品１１ａが配置された計測回路基板１１を超音波振動子２ａ、２ｂ間に、回路部品１１ａが取付部６ａ、６ｂで構成された空間６ｃに収納されるように取り付けられている。そして、ケース８は、超音波振動子２ａ、２ｂおよび計測回路基板１１の側面を覆うように構成されており、このケース８内を防震材９にて満たすことで、超音波振動子２ａ、２ｂと計測回路基板１１の一体コーティング処理を行う。
【００２２】
以上のように、本実施の形態においては、超音波振動子２ａ、２ｂと計測回路基板１１を近接させ一体コーティング処理を行うことにより、超音波振動子２ａ、２ｂと計測回路基板１１を、別々にコーティングを行う場合と比較して、工数を削減することができる。
【００２３】
また、本実施の形態では、超音波振動子２ａ、２ｂと計測回路基板１１を近接して配置しているため、超音波振動子２ａ、２ｂと計測回路基板１１を接続するリード線１１ｂ、１１ｃを短くすることが可能となり、リード線の配線ノイズ対策など、計測性能に関係する設計事項の制約を払拭することができる。
【００２４】
なお、被測定流体が流れる計測流路６の材質を樹脂とすることにより、金属を用いるよりも筐体伝搬を軽減することができ、計測性能を高くすることができる。
【００２５】
また、計測回路基板１１上に配置された回路部品１１ａが、取付部６ａ、６ｂで構成された空間６ｃを位置させることで、スペースを有効に利用でき、超音波流量計測ユニット全体の小形化を実現できる。なお、図示していないが、計測回路基板１１において、多層基板を用い、背の高い電子部品を空間６ｃ側に実装し、面実装部品など、低い部品はその反対の面に実装することで、高密度実装を行うと共に、更なるスペースの有効利用を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
以上のように、本発明にかかる超音波流量計測ユニットは、超音波流量計測性能に関係する設計的要因と制約を払拭して計測精度の向上、及び汎用性と多様性が可能となるので、ガスメータや工場などの気体計測装置などの用途にも適用できる。
【符号の説明】
【００２７】
２ａ、２ｂ  超音波振動子
３  伝搬時間測定部
４  流量演算部
５、１１  計測回路基板
６  計測流路
８  ケース
９  防震材（防振性を有する材料）
【図３】
2012021782.tif 000003
【図１】
2012021782.tif 000004
【図２】
2012021782.tif 000005