(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電振動子を備え、超音波を送信または受信する超音波送受波器に組み込むための音響整合部材であって、多孔質体と、被測定流体側表面の少なくとも一部に前記多孔質体の空隙率よりも低い空隙率の低空隙率層を具備し、かつ前記多孔質体の表面および内部の少なくとも一部にバインダ拡散層とを具備した音響整合部材。
【請求項２】
前記多孔質体が、アルミナ、シリカおよびガラスから選ばれる少なくとも１つを含む材料で形成されている請求項１に記載の音響整合部材。
【請求項３】
前記低空隙率層がガラス拡散層または有機材料で形成されている請求項１に記載の音響整合部材。
【請求項４】
前記バインダ拡散層がコロイダルシリカを原料としたシリカで形成されている請求項１に記載の音響整合部材。
【請求項５】
前記多孔質体が少なくともアルミナ、シリカおよびガラスから選ばれる少なくとも１つを含む材料で形成され、かつ低空隙率層がガラス拡散層もしくは有機材料で形成され、かつバインダ拡散層がコロイダルシリカを原料としたシリカで形成されている請求項１に記載の音響整合部材。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の音響整合部材と圧電振動子とを備えた、超音波を送信または受信する超音波送受波器。
【請求項７】
前記圧電振動子が密閉容器の内面に配置されてなり、前記音響整合層部材が密閉容器の前記圧電振動子の配置位置に対向した外面に配置されている請求項６に記載の超音波送受波器。
【請求項８】
前記密閉容器が金属材料である請求項７に記載の超音波送受波器。
【請求項９】
請求項６〜８のいずれかに記載の超音波送受波器を備えた超音波流量計であって、
被測定流体が流れる流路を具備した測定管と、
前記測定管に、前記被測定流体の流れの上流側と下流側とに、対向させて配置した一対の前記超音波送受波器と、
前記超音波送受波器に超音波を送信させる送信回路と、
前記超音波送受波器に超音波を受信させる受信回路と、
前記一対の超音波送受波器の、送信から受信または受信から送信を切り替える送受切替回路と、
前記一対の超音波送受波器間の超音波伝搬時間計測回路とを備え、
前記伝搬時間に基づき、前記被測定流体の流量に換算する演算部を含むことを特徴とする超音波流量計。
【請求項１０】
請求項１〜５のいずれかに記載の音響整合部材の製造方法であって、
（ａ）多孔質体を準備し、
（ｂ）固体化後の空隙率が、少なくと前記多孔質体の空隙率よりも低い空隙率を有するように調整された流動ペーストを準備し、
（ｃ）前記多孔質体表面の少なくとも一部表面に前記流動性ペーストを層状に形成し、
（ｄ）前記層状に形成した流動性ペースト層を固体化させることで低空隙率層を形成することを特徴とする音響整合部材の製造方法。
【請求項１１】
請求項１〜５のいずれかに記載の音響整合部材の製造方法であって、
（ａ）多孔質体を準備し、
（ｂ）コロイダルシリカを主成分とするコロイダルシリカ溶液を準備し、
（ｃ）前記多孔質体の少なくとも一部表面に前記コロイダルシリカ溶液を接触、含浸させ、
（ｄ）コロイダルシリカ溶液を含む前記多孔質体を加熱し、
（ｅ）前記多孔質体の表面および内部にシリカ拡散層を形成したことを特徴とする音響整合部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は超音波を利用して気体の流量を測定する流量計測装置や、物体との距離を測定する距離計測装置などに用いる超音波送受波器に関するもので、特に、振動子の音響インピーダンスと被測定流体の音響インピーダンスとの整合をとる音響整合部材およびその製造方法、さらにはこれを用いた超音波送受波器および超音波流量計に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、超音波が伝搬路伝達する時間を計測し、流体の移動速度を測定して流量を計測する超音波流計がガスメータ等に利用されつつある。
【０００３】
図１２は超音波流量計の測定原理を示したものである。
【０００４】
図１２に示すように、流路を具備した測定管の管内には流体が速度Ｖにて図に示す方向に流れている。管壁１０３には、一対の超音波送受波器１０１、１０２が相対して設置されている。超音波送受波器１０１、１０２は、電気エネルギー／機械エネルギー変換素子として圧電セラミック等の圧電振動子を用いて構成されていて、圧電ブザー、圧電発振子と同様に共振特性を示す。ここでは超音波送受波器１０１を超音波送波器として用い、超音波送受波器１０２を超音波受波器として用いる。
【０００５】
その動作は、超音波送受波器１０１の共振周波数近傍の周波数の交流電圧を圧電振動子に印加すると、超音波送受波器１０１は超音波送波器として働いて、外部の流体中に同図中のＬ１で示す伝搬経路に超音波を放射し、超音波送受波器１０２が伝搬してきた超音波を受けて電圧に変換する。続いて、反対に超音波送受波器１０２を超音波送波器として用い、超音波送受波器１０１を超音波受波器として用いる。超音波送受波器１０２の共振周波数近傍の周波数の交流電圧を圧電振動子に印加することにより、超音波送受波器１０２は外部の流体中に同図中のＬ２で示す伝搬経路に超音波を放射し、超音波送受波器１０１は伝搬してきた超音波を受けて電圧に変換する。このように、超音波送受波器１０１、１０２は、受波器としての役目と送波器としての役目を果たすので、一般に超音波送受波器と呼ばれる。
【０００６】
また、このような超音波流量計では、連続的に交流電圧を印加すると超音波送受波器から連続的に超音波が放射されて伝搬時間を測定することが困難になるので、通常はパルス信号を搬送波とするバースト電圧信号を駆動電圧として用いる。以下、測定原理についてさらに詳細な説明を行う。駆動用のバースト電圧信号を超音波送受波器１０１に印加して超音波送受波器１０１から超音波バースト信号を放射すると、この超音波バースト信号は距離がＬの伝搬経路Ｌ１を伝搬してｔ時間後に超音波送受波器１０２に到達する。超音波送受波器１０２では伝達して来た超音波バースト信号のみを高いＳ／Ｎ比で電気バースト信号に変換することができる。この電気バースト信号を電気的に増幅して、再び超音波送受波器１０１に印加して超音波バースト信号を放射する。この装置をシング・アラウンド装置と呼び、超音波パルスが超音波送受波器１０１から放射され伝搬路を伝搬して超音波送受波器１０２に到達するのに要する時間をシング・アラウンド周期といい、その逆数をシング・アラウンド周波数という。
【０００７】
図１２において、管の中を流れる流体の流速をＶ、流体中の超音波の速度をＣ、流体の流れる方向と超音波パルスの伝搬方向の角度をθとする。超音波送受波器１０１を超音波送波器、超音波送受波器１０２を超音波受波器として用いたときに、超音波送受波器１０１から出た超音波パルスが超音波送受波器１０２に到達する時間であるシング・アラウンド周期をｔ１、シング・アラウンド周波数ｆ１とすれば、次式(１)が成立する。
（数１）
ｆ１＝１／ｔ１＝（Ｃ＋Ｖｃｏｓθ）／Ｌ ・・・（１）
逆に、超音波送受波器１０２を超音波送波器として、超音波送受波器１０１を超音波受波器として用いたときのシング・アラウンド周期をｔ２、シング・アラウンド周波数ｆ２とすれば、次式（２）の関係が成立する。
（数２）
ｆ２＝１／ｔ２＝（Ｃ−Ｖｃｏｓθ）／Ｌ ・・・（２）
したがって、両シング・アラウンド周波数の周波数差Δｆは、 次式（３）となり、超音波の伝搬経路の距離Ｌと周波数差Δｆから流体の流速Ｖを求めることができる。
（数３）
Δｆ＝ｆ１−ｆ２＝２Ｖｃｏｓθ／Ｌ ・・・（３）
すなわち、超音波の伝搬経路の距離Ｌと周波数差Δｆから流体の流速Ｖを求めることができ、その流速Ｖから流量を調べることができる。
【０００８】
このような超音波流量計では精度が要求され、その精度を向上させるために、気体に超音波を送波、または気体を伝搬して来た超音波を受波する超音波送受波器を構成している圧電振動子における超音波の送受波面に形成される音響整合層の音響インピーダンスが重要となる。
【０００９】
図１１は従来の超音波送受波器２０の構成を示す断面図である。１０は音響整合手段である音響整合層、７はセンサケース、５は振動手段である圧電体、６は電極、８は絶縁シール、１４は振動端子である。センサケース７と音響整合層１０、またセンサケース７と圧電体５はエポキシ系の接着剤等を用いて接着されている。圧電体５で振動された超音波は特定の周波数で振動し、その振動はエポキシ系の接着剤を介してケースに伝わり、さらにエポキシ系の接着剤を介して音響整合層１０に伝わる。整合した振動は空間に存在する媒体である気体に音波として伝搬する。
【００１０】
この音響整合層１０の役割は振動手段の振動を効率良く気体に伝搬させることにある。物質中の音速Ｃと密度ρとで式（４）のように音響インピーダンスＺが定義される。
（数４）
Ｚ＝ρ×Ｃ    ・・・（４）
音響インピーダンスは振動手段である圧電体と超音波の放射媒体である気体とでは大きく異なる。例えば、一般的な圧電体であるＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）等のピエゾセラミックスの音響インピーダンス（Ｚ０）は３０×１０6ｋｇ／ｍ2・ｓ程度である。また、放射媒体である気体、例えば空気の音響インピーダンス（Ｚ３）は４００ｋｇ／ｍ2・ｓ程度である。このような音響インピーダンスの異なる境界面上では音波の伝搬に反射を生じて、透過する音波の強さが弱くなる。これを解決する方法として、振動手段である圧電体と超音波の放射媒体である気体のそれぞれの音響インピーダンスＺ０とＺ３に対して、両者の間に式（５）の関係を有する音響インピーダンスを持つ物質を挿入することによって、音の反射を軽減して音波の透過する強度を高める方法が一般に知られている。
（数５）
Ｚ＝（Ｚ０×Ｚ３）(1/2)    ・・・（５）
この条件を満たす音響インピーダンスが整合した時の最適な値は、１１×１０4ｋｇ／ｍ2・ｓ程度となる。この音響インピーダンスを満たす物質は、式（４）からわかるように固体で密度が小さく音速の遅いものであることが要求される。一般的に用いられている材料として、ガラスバルーンやプラスチックバルーンを樹脂材料で固めた材料を圧電体からなる超音波振動子の面に形成して使用されている。また、中空ガラス球を熱圧縮する方法、あるいは、溶融材料を発泡させる等の方法も使用されている。これは、例えば特許第２５５９１４４号公報等で開示されている。
【００１１】
また音響整合部材には図４に示すような多孔質体が用いることもできる。図４は多孔質体の断面模式図で、多孔質体９は骨格材料１と空隙２で構成されている。このような構造体を採用することにより、密度を小さくしすることが可能となり、結果的に音響整合部材の音響インピーダンスを理想値に近づけることができる。
【００１２】
音響整合部材に多孔質体を用いた例として、例えば特開昭６１−１６９１００号公報を挙げることができる。ここでは音響整合部材として高分子多孔膜を用いた例が開示されている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特に多孔質体を音響整合部材として用いる場合、以下に示すような２つの課題が存在した。
【００１４】
第１の課題は、多孔質体の空隙率を高め密度を小さくし、音響インピーダンスを理想値に近づけていっても、すなわち、音響インピーダンスを小さくしていっても、超音波送受波器の送受信効率が期待通りは向上しなかったという課題である。また第２の課題は、多孔質体の空隙率を高め、密度を小さくしていくに従って、音響整合部材の機械強度が低下し、超音波送受波器を製造する際、前記音響整合部材が壊れやすくという課題が存在した。
【００１５】
上記音響整合層の音響インピーダンスが低いのにもかかわらず、超音波送受効率が期待通りに向上しなかった第１の課題に対して詳細な検討を行った結果、我々は以下の結論に至った。多孔質体を音響整合層部材として用いた場合は、被測定流体に相対する多孔質体表面すなわち多孔質体の断面は、多孔質体を構成する骨格材料の断面と、それ以外の部分は空隙である。一方、超音波の伝搬の本質は、振動子によって振動させられた音響整合部材の振動が被測定流体を振動させたり（送信）、また逆に被測定流体の振動により音響整合部材が振動させられること（受信）にある。前記のように音響整合部材としての多孔質体の断面は多くが空隙であり、そのような形状では、効率よく被測定流体を振動（送信）させることが困難であり、また被計測流体の振動によって自らが効率よく振動すること（受信）が困難である。そのため音響整合部材として多孔質体を用いた超音波送受波器の超音波送受信効率が低くなってしまうとの結論に至った。
【００１６】
本発明は、前記従来の課題を解決し、音響整合層として多孔質体を用いる超音波送受波器の送受信効率を向上させることと、さらには音響整合部材の破壊による故障が少ない超音波送受波器を提供することを目的とする。また同超音波送受波器を用いたことにより、高品質な超音波流量計を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明の音響整合部材は、圧電振動子を備え、超音波を送信または受信する超音波送受波器に組み込むための音響整合部材であって、多孔質体と、被測定流体側表面の少なくとも一部に前記多孔質体の空隙率よりも低い空隙率の低空隙率層を具備し、かつ前記多孔質体の表面および内部の少なくとも一部にバインダ拡散層とを具備したことを特徴とする。
【００２０】
次に本発明の超音波送受波器は、前記の音響整合部材と圧電振動子とを備え、超音波を送信または受信する超音波送受波器であって、前記音響整合層部材を備えたことを特徴とする。
【００２１】
次に本発明の超音波流量計は、前記の超音波送受波器を備えた流量計であって、被測定流体が流れる流路を具備した測定管と、前記測定管に、前記被測定流体の流れの上流側と下流側とに、対向させて配置した一対の前記超音波送受波器と、前記超音波送受波器に超音波を送信させる送信回路と、前記超音波送受波器に超音波を受信させる受信回路と、前記一対の超音波送受波器の、送信から受信または受信から送信を切り替える送受切替回路と、前記一対の超音波送受波器間の超音波伝搬時間計測回路と、前記伝搬時間に基づき、前記被測定流体の流量に換算する演算部を含むことを特徴とする。
【００２２】
次に本発明の第１番目の音響整合部材の製造方法は、
（ａ）多孔質体を準備し、
（ｂ）固体化後の空隙率が、少なくと前記多孔質体の空隙率よりも低い空隙率を有するように調整された流動ペーストを準備し、
（ｃ）前記多孔質体表面の少なくともい一部に前記流動性ペーストを層状に形成し、
（ｄ）前記層状に形成した流動性ペースト層を固体化させることで低空隙率層を形成することを特徴とする。
【００２３】
次に本発明の第２番目の音響整合部材の製造方法は、
（ａ）多孔質体を準備し、
（ｂ）コロイダルシリカを主成分とするコロイダルシリカ溶液を準備し、
（ｃ）前記多孔質体の少なくとも一部表面に前記コロイダルシリカ溶液を接触、含浸させ、
（ｄ）コロイダルシリカ溶液を含む前記多孔質体を加熱し、
（ｅ）前記多孔質体の表面および内部にシリカ拡散層を形成したことを特徴とする。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明によれば、被測定流体側表面の少なくとも一部に前記多孔質体の空隙率よりも低い低空隙率層を具備させたり、また表面および内部の少なくとも一部にバインダ拡散層を具備させた音響整合部材を、音響整合層として超音波送受波器に用いた結果、従来の音響整合層として多孔質体を用いた超音波送受波器に比較して、送受信効率を向上させ、また音響整合部材の破壊による故障が少ない超音波送受波器を提供することができる。なぜならば、本発明による音響整合部材は、前記低空隙層もしくはバインダ拡散層を具備した結果、被測定流体に相対する表面近傍の空隙率が、従来の多孔質体の表面近傍の空隙率に比較して低く、より平面に近いため、振動子によって振動させられた音響整合部材の振動が被測定流体を振動させたり（送信）、また逆に被測定流体の振動により音響整合部材が振動させられること（受信）を効率よく行うことができる。
【００２５】
その結果、本発明による音響整合部材を音響整合層として用いた超音波送受波器は、超音波送受信効率が高いものとなる。また本発明による音響整合部材は、従来の脆く壊れやすい多孔質体に、前記低空隙層やバインダ拡散層を付加したものであり、その結果従来の多孔質体に比較して機械的強度が向上し、その結果音響整合部材の破壊による故障が少ない超音波送受波器を提供することができる。
【００２６】
本発明による音響整合部材は、次のように作成するのが好ましい。
【００２７】
第一に多孔質体を少なくともアルミナ、シリカ、ガラスの内の１つ以上を含む成分で形成し、かつ低空隙層をガラス拡散層で形成することが好ましい。多孔質体および低空隙率層を無機物で構成することが好ましい。音響整合部材を、物性（密度、音速、形状寸法）の温度変化率が有機物のそれに比較して小さい無機酸化物で構成すると、同音響整合部材を用いた超音波送受波器および超音波流量計の使用環境温度変化に対して特性（出力、インピーダンス）変化が小さくなるために好ましい。
【００２８】
第二に多孔質体を少なくともアルミナ、シリカ、ガラスの内の１つ以上を含む成分で形成し、かつ低空隙層を有機材料で形成することが好ましい。音響整合部材の主な構成部分である多孔質体を無機物で構成すると、前記と同様に、使用環境の温度変化に対し、物性および特性変化が小さい音響整合部材、超音波送受波器および超音波流量計を得ることができる。さらに、一般にガラスやセラミックより低い密度を有する有機材料で低空隙層を形成した結果、音響整合部材の密度をより低いものとすることが可能となり、音響インピーダンスをより被測定流体の音響インピーダンスに近づけることができる。またガラスに比較して脆性破壊しにくい有機材料で低空隙層を形成することで、製造時に壊れにくい音響整合部材、超音波送受波器および超音波流量計とすることができる。
【００２９】
第三に多孔質体を少なくともアルミナ、シリカ、ガラスの内の１つ以上を含む成分で形成し、かつバインダ拡散層をコロイダルシリカを原料としたシリカで形成することが好ましい。前記に述べたように、音響整合部材を無機物で構成すると、前記と同様に、使用環境温度変化に対して特性（出力、インピーダンス）変化が小さくなるために好ましい。
【００３０】
第四に低空隙率層とバインダ拡散層の両方を具備することがより好ましい。
【００３１】
また、本発明による超音波送受波器の前記密閉容器は、金属材料で構成することが好ましい。
【００３２】
本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。
【００３３】
（実施の形態１）
図１は、本発明の音響整合部材の断面図である。音響整合部材１１は、多孔質体９と前記多孔質体の表面に形成された低空隙率層３とで構成されている。用いられる多孔質体９は、図４に示したように、骨格材料１と空隙２とで構成されている。本発明による音響整合部材は低空隙層を具備した結果、従来の多孔質体に比べ機械的強度が高く、また本発明による音響整合部材を音響整合層として用いた超音波送受波器では、超音波伝搬の効率が向上し、超音波送受信効率が高いものとなる。
【００３４】
（実施の形態２）
図２は、本発明の音響整合部材の断面図である。音響整合部材１２は、多孔質体９と前記多孔質体の表面および内部に含浸担持されたバインダ拡散層４とで構成されている。多孔質体９は、前記実施の形態１と同様に、図４に示したように骨格材料１と空隙２とで構成されている。本発明による音響整合部材はバインダ拡散層を具備した結果、従来の多孔質体に比べ機械的強度が高く、また本発明による音響整合部材を音響整合層として用いた超音波送受波器では、超音波伝搬の効率が向上し、超音波送受信効率が高いものとなる。
【００３５】
（実施の形態３）
図３は、本発明の音響整合部材の断面図である。音響整合部材は１３は、多孔質体９と、前記多孔質体の表面および内部に含浸担持されたバインダ拡散層４と、前記多孔質体の表面に形成された低空隙層３とで構成されている。多孔質体９は、前記実施の形態１と同様に、図４に示したように骨格材料１と空隙２とで構成されている。本発明による音響整合部材は低空隙層と、バインダ拡散層とを具備した結果、従来の多孔質体に比べ機械的強度が高く、また本発明による音響整合部材を音響整合層として用いた超音波送受波器では、超音波伝搬の効率が向上し、超音波送受信効率が高いものとなる。
【００３６】
実施の形態１ないし３において、前記多孔質体をセラミックもしくはセラミックとガラスとの混合物の焼結多孔質体で構成することが好ましい。本発明に用いる多孔質体は、低空隙率層もしくはバインダ拡散層を担持できる材料であれば、いすれの材料も適用できるが、前記のような物性の安定性、さらには化学的安定性（耐測定流体安定性）から、セラミックもしくはセラミックとガラスとの混合物の焼結多孔質体を用いることがより好ましい。特に限定するものではないが、被測定流体のひとつである気体に対する整合の意味から、０．４ｇ／ｃｍ3から１．０ｇ／ｃｍ3の見かけ密度を有した多孔質体であって、骨格材料（骨格材料）としては、アルミナやシリカ粉体とガラス粉体とからなる焼結体であることがより好ましい。
【００３７】
本発明における前記多孔質体の空隙率は、０を超え、９０％以下が好ましい。同一の骨格材料を用いた場合、空隙率が大きい程、多孔質体の見掛密度は小さくなり、音響整合部材としての音響整合性は向上するが、一般に入手もしくは製造が容易な多孔質体であること、さらには空隙率の向上による機械強度の低下を考慮すると前記０を越え、９０％以下とすることが好ましい。
【００３８】
また、前記多孔質体のポアサイズは、０．４ｍｍ以下であることが好ましい。ポアサイズの適正値は、多孔質体を伝搬する超音波の音速および周波数から決定される。音響整合部材としての多孔質体は、多孔質体であっても超音波の伝搬に関して単一材料（非多孔質体）と同様な振舞いをすることが好ましい。言い換えるならば、空隙を有している部材（非多孔質体）であっても、超音波伝搬挙動に関して前記空隙が影響しないことが好ましい。多孔質体中の超音波伝搬に関し、ポアサイズ（直径）が伝搬する超音波の波形の１／２０〜１／１０以下の場合、その影響が無視できることが一般に言われている。多孔質体の中に伝搬する超音波の音速およびその周波数によって異なるが、仮に音速を２０００m／ｓ、周波数を５００ｋHｚとすると、波長は４ｍｍであって、ポアサイズをその１／１０である０．４ｍｍ以下にすると超音波伝搬挙動に関し空隙の影響を無視することができることから好ましい。さらにポアサイズを伝搬する超音波の波長の１／１００以下（すなわち０．０４ｍｍ以下のポアサイズ）にするとより好ましい。
【００３９】
なお、本発明における低空隙層とは、本発明における音響整合層部材に用いられる多孔質体に比較して空隙の割合が低いものであればよい。したがって、空隙が全く存在しなくても構わない。
【００４０】
低空隙率層として、ガラス拡散層を用いることができる。ガラス拡散層は、多孔質体表面に、例えば市販のガラスペーストを所望の厚みにスクリーン印刷法を用いて塗布形成し、乾燥、熱処理を行い焼結させることで担持させることで形成することができる。多孔質体の表面にガラスペーストをスクリーン印刷するため、ガラスペーストが一部、多孔質体の空隙中に浸透し、低空隙率のガラス拡散層を形成する。
【００４１】
なお、ここでは、ガラスペースト印刷による低空隙率層の形成について示したが、この方法に限定されるものではなく、例えばガラス粉末と有機バインダとから成る焼結前のガラスグリーンシートを加圧接着して、その後熱処理による有機バインダの除去、ガラス粉末の焼結を経て、低空隙率層を形成しても良い。
【００４２】
低空隙率層として有機材料を用いることができる。有機材料は、例えば市販のエポキシ樹脂を主成分とする半硬化状態の樹脂ペーストを所望の厚みにスクリーン印刷法を用いて形成し、加熱硬化させることで担持させることができる。また市販の半硬化状態のエポキシ系樹脂接着シートを多孔質体の表面に接着硬化担持させることで低空隙率層とすることもできる。
【００４３】
なお、本発明のバインダ拡散層としては、例えばコロイダルシリカを原料としたシリカで形成することができる。例えばコロイダルシリカを含む水溶液を、前記多孔質体の表面に塗布したり、一部表面から含浸させる。その後所望の温度時間で熱処理することで、コロイダルシリカを縮合重合させ、シリカを前記多孔質体中の骨格材料部分に結着させる。前記の方法によるシリカの存在により、骨格材料部分の結合を高めるバインダ拡散層の役割を果たすようになる。コロイダルシリカ溶液の熱処理温度としては、１００℃以上から多孔質体が変質しない温度までの間で行うことが好ましい。また、バインダ拡散層は、本発明の目的が達成される限り、無機物に限定されず、有機物を用いても良い。
【００４４】
なお、実施の形態１ないし３における音響整合部材の低空隙率層もしくはバインダ拡散層は、前記音響整合部材を超音波送受波器に取り付けた際に、被測定流体と相対する多孔質体の少なくとも一部表面に形成されていればよい。
【００４５】
なお、実施の形態１ないし３において、音響整合部材により、音響インピーダンスを整合して超音波送受波器の感度を向上するためには、音響整合層の厚さにも関係する。すなわち、音響整合層を透過する超音波が音響整合層と超音波の放射媒体（被測定流体）との境界面および音響整合層と超音波振動子との境界面での反射係数を考慮して求めた超音波の反射率が最も小さくなる条件の時であり、音響整合層の厚さが超音波発振波長の１／４の時に透過強度が最大となる。特に限定するものではないが、音響整合部材の厚みがその音響整合部材中を通過する超音波発振波長のおよそ１／４の波長に成るように構成することが高感度に効果がある。なお、超音波発振波長のおよそ１／４の波長とは、１／８波長から３／８波長の範囲程度である。つまり、それ以上に小さいと音響整合層として働かなくなり、それより大きいと反射率が極大になる１／２波長に近づくため感度が逆に低下してしまう。
【００４６】
（実施の形態４）
図５に本発明の実施の形態４による超音波送受波器の断面図を示す。図５における超音波送受波器２００は、本発明の前記実施の形態１ないし３のいずれかに記載の音響整合部材１０と、圧電体５と、電極６とで構成されている。本発明においては、圧電体５と電極６とを合わせて圧電振動子という。
【００４７】
さらに音響整合部材１０は、前記音響整合部材中の低空隙率層もしくはバインダ拡散層を形成した表面が、被測定流体と相対するように配置されてなる。圧電体５は、超音波振動を発生するもので、圧電セラミックや圧電単結晶等からなり、厚さ方向に分極され、上下面に電極６を有している。音響整合部材１０は、前記したように被測定流体に超音波を送波、または被測定流体を伝搬してきた超音波を受波するためのもので、駆動交流電圧により励振される圧電体５の機械的振動が外部の媒体に超音波として効率よくでてゆき、到来して超音波を効率よく電圧に変換させる役目を有し、圧電体５の超音波送受波面としての圧電体５の片面に配置されている。
【００４８】
本実施の形態による超音波送受波器は、その音響整合層として本発明による低空隙層もしくはバインダ拡散層を有した音響整合部材を用いた結果、超音波送受信効率が高く、かつ音響整合層の破壊に起因した故障が少ない優れた超音波送受波器を得ることができる。
【００４９】
（実施の形態５）
図６に本発明の実施の形態５による超音波送受波器の断面図を示す。図６における超音波送受波器２０１は、本発明の前記実施の形態１ないし３のいずれかに記載の音響整合部材１０と、圧電体５と、電極６と、密閉容器７とで構成されている。
【００５０】
圧電体５は、超音波振動を発生するもので、圧電セラミックや圧電単結晶からなり、厚さ方向に分極され、上下面に電極６を有している。本発明実施の形態５における超音波送受波器では、前記圧電体５が密閉容器７の内面に接着配置されており、さらに音響整合部材１０は、前記音響整合部材中の低空隙率層もしくはバインダ拡散層を形成した表面が、被測定流体と相対するように配置されている。また図６における１４は駆動端子であって、圧電体５の電極６にそれぞれ接続されている。また８は二つの駆動端子の電気的独立を確保するための絶縁シールである。
【００５１】
実施の形態５の構成による超音波送受波器は、前記実施の形態４の構成による効果作用に加え、密閉容器７を設けることで取扱いの簡便さなどの点で有効となる。さらに密閉容器７は機械的に構造を支持する働きを有する。
【００５２】
なお、密閉容器７は、密度０．８ｇ／ｃｍ3以上であり、その構造支持層の厚さが構造支持層中の超音波発振波長の１／８未満が有効である。例えば、０．１〜０．５ｍｍの範囲が好ましい。
【００５３】
このような密度、厚みを選択した場合、すなわち、構造支持層は密度が高く音速が速いことによって、その厚さが超音波発振波長よりも十分小さな時には、超音波の送受波への影響が極めて小さくなる。
【００５４】
密閉容器７の材料としては、金属材料や、セラミック、ガラスなどの無機材料、さらにプラスチックなどの有機材料を用いることができる。特に密閉容器を構成する材料を導電性材料、特に金属材料を選択した場合、圧電体５を発振、または受信した超音波を検知する電極の働きも有する。被測定流体として、可燃性ガスを検知対象とする場合は、密閉容器７にすることで、圧電体５をガスと隔離することができる。内部は窒素などの不活性ガスをパージしておくことが好ましい。
【００５５】
（実施の形態６）
図７は本実施の形態６における超音波流量計の一例の断面説明図とそのブロック図である。被測定流体が流れる流路５１を具備した測定管５２と、前記測定管に、前記被測定流体の流れの上流側と下流側とに、対向させて配置した一対の前記超音波送受波器１０１および１０２と、前記超音波送受波器に超音波を送信させる送信回路５３と、前記超音波送受波器に超音波を受信させる受信回路５４と、前記一対の超音波送受波器の、送信から受信または受信から送信を切り替える送受切替回路５５と、カウンタ回路とクロック・パルス発生回路から構成される超音波伝搬時間計測回路５６と、前記伝搬時間に基づき、前記被測定流体の流量に換算する演算部５７とからなる超音波流量計である。５８はクロック・パルス発生回路、５９はカウンタ回路である。
【００５６】
以下、本発明による超音波流量計の動作について順を追って説明する。
【００５７】
被測定流体、例えばＬＰガスを図面左方向から右方向（図中→方向）に流通させ、送信回路５３より、一定の周期で送信信号を発信させる。送信された信号は、送受切替回路５５によってまず超音波送受波器１０１に伝達され、同超音波送受波器１０１が駆動される。例えば、駆動周波数は約５００ｋＨｚとする。駆動した超音波送受波器１０１から超音波が送信され、その超音波を対向して設置された超音波送受波器１０２が受信し、受信した信号は送受切替回路５５を経由し、受信回路５４に入力される。送信回路５３からの送信信号（Ｔ）と受信回路５４からの受信信号（Ｒ）とが、クロック・パルス発生回路５８およびカウンタ回路５９から構成される超音波伝搬時間計測回路５６に入力され、伝搬時間ｔ１が計測される。次に伝搬時間ｔ１の測定と逆に、送受切替回路５５を用い、超音波送受波器１０２で超音波パルスを送信し、超音波送受波器１０１で受信することで、超音波伝搬時間計測回路５６で伝搬時間ｔ２を演算する。
【００５８】
ここで超音波送受波器１０１と超音波送受波器１０２の中心を結ぶ距離をＬ、被測定流体としてのＬＰガスの無風状態での音速をＣ、流路５１内での流速をＶ、被測定流体の流れの方向と超音波送受波器１０１および１０２の中心を結ぶ線とのなす角度をθとすると、既知である距離Ｌ、角度θ、音速Ｃ、および計測した伝搬時間ｔ１およびｔ２から流速Ｖが求められ、その流速Ｖから流量を調べることができることとなり、流量計を構成できる。
【００５９】
【実施例】
以下実施例を用いてさらに具体的に説明する。
【００６０】
（実施例１）
本実施例１は、前記の（実施の形態１）に記載した音響整合部材の一実施例であり、特に低空隙率層としてのガラス拡散層を有する音響整合部材である。図１を用いて詳細に説明する。
（１）多孔質体の形成
多孔質体９の骨格を形成する材料（骨格材料）の原料として、アルミナ粉体とガラス粉体の混合粉体（日本電気硝子社製、商品名「ＭＬＳ−２０００」、真密度が３.２×１０3ｋｇ／ｍ3、音速が６０００ｍ／ｓｅｃ）を原料粉体として用いた。前記原料粉体とアクリルの微小球（綜研化学社製、商品名「ケミスノー」）を体積比で１０／９０になるように混合し混合粉体とした。次に前記混合粉体にバインダとしてのポリビニルアルコールを含み水溶液を適当量添加し、混練することにより、径が０．１〜１ｍｍの造粒粉を作製した。次に、前記造粒粉を円板成形プレス治具に仕込み、１ｔ／ｃｍ2で１分の圧力をかけることにより、直径２０ｍｍ、厚み２ｍｍの乾式成形円板を得た。次に前記乾式成形円板を４００℃で熱処理し、前記アクリルの微小球およびバインダとしてのポリビニルアルコールを燃焼消失させ、その後９００℃、２時間大気中で熱処理することで多孔質体９としてのセラミック焼結多孔質体を得た。得られた多孔質体を直径１２ｍｍ、厚み０．８ｍｍに上下両面より研磨した。得られた多孔質体は、見かけ密度が０．７８×１０3ｋｇ／ｍ3、音速が１６００ｍ／ｓｅｃ、音響インピーダンスが１．２×１０6ｋｇ／ｍ2ｓの物性値を有するセラミック焼結多孔質体である。
（２）低空隙率層の形成
前記の方法により得られた多孔質体９の表面の一部に、低空隙率層３としてのガラス拡散層を形成した。
【００６１】
以下に前記ガラス拡散層を形成する方法を説明する。
【００６２】
まず、原料として、市販のガラスペースト（奥野製薬「ＯＣ−４９０」）を準備した。次に多孔質体９としての前記セラミック焼結多孔質体の表面にガラスペーストを、スクリーン印刷法を用いて、塗布乾燥後の膜厚が約２０μｍになるように印刷形成した。次に、表面の一部にガラスペースト乾燥膜を有する前記セラミック焼結多孔質体を、５００℃、１０分熱処理することで、ガラスを溶融させ、表面に約１０μｍの低空隙率層３としてのガラス拡散層を形成した。最終的に、図１に示したような、多孔質体の表面の一部に低空隙率層３としてのガラス拡散層を有する本発明による音響整合部材１１を得た。得られた音響整合部材１１の見かけ密度は、０．８６×１０3ｋｇ／ｍ3であった。
【００６３】
（実施例２）
本実施例１は、前記の（実施の形態１）に記載した音響整合部材の一実施例であり、特に低空隙率層が有機材料で形成された音響整合部材である。図１を用いて詳細に説明する。
（１）多孔質体の形成
多孔質体９としては、前記（実施例１）と全く同様なセラミック焼結多孔質体を用いた。
（２）低空隙率層の形成
前記の方法により得られた多孔質体９としてのセラミック焼結多孔質体の表面の一部に、低空隙率層３としての有機材料からなる層（以下、「有機材料層」と記す。）を形成した。
【００６４】
以下に前記有機材料層を形成する方法を説明する。
【００６５】
まず、原料として、市販の硬化前のエポキシ樹脂ペースト（日本ペルノックス社製、商品名「ＣＥ−５１Ａ／Ｂ」）を準備した。次に多孔質体９としての前記セラミック焼結多孔質体の表面に前記エポキシペーストを、スクリーン印刷法を用いて、塗布乾燥後の膜厚が約２０μｍになるように印刷形成した。次に、１５０℃、２時間加熱熱処理することで、エポキシ樹脂ペーストを硬化させ、表面に約９μｍの低空隙率層３としての有機材料層を形成した。最終的に、図１に示したような、多孔質体の表面の一部に低空隙率層３としての有機材料層を有する本発明による音響整合部材１１を得た。得られた音響整合部材１１の見かけ密度は、０．７９×１０3ｋｇ／ｍ3であり、用いたい多孔質体と同等であった。
【００６６】
（実施例３）
本実施例３は、前記の（実施の形態２）に記載した音響整合部材の一実施例である。図２を用いて詳細に説明する。
（１）多孔質体の形成
多孔質体９としては、前記（実施例１）および（実施例２）と全く同様なセラミック焼結多孔質体を用いた。
（２）バインダ拡散層の形成
前記の方法により得られた多孔質体９としてのセラミック焼結多孔質体の表面および内部にバインダ拡散層４を形成した。
【００６７】
以下にバインダ拡散層を形成する方法を説明する。
【００６８】
まず、原料として、市販のコロイダルシリカ溶液（常盤電機「ＦＪ２９４」の２倍希釈液）を準備した。次に、多孔質体９としてのセラミック焼結多孔質体をガラスシャーレ内に配置し、前記コロイダルシリカ溶液を適当量、ガラスシャーレ内の前記セラミック焼結多孔質体が配置していない部分に注ぎいれた。その後５分間減圧し、セラミック焼結多孔質体の表面および内部に前記コロイダルシリカ溶液を含浸させた。さらにコロイダルシリカ溶液を担持したセラミック多孔質体をガラスシャーレより取り出し、１５０℃、３０分間加熱処理し、図２に示したような、表面および内部の少なくとも一部にバインダ拡散層４とてのシリカ層を担持した本発明による音響整合部材１２を得た。得られた音響整合部材１１の見かけ密度は、０．９５×１０3ｋｇ／ｍ3であった。
【００６９】
（実施例４）
本実施例４は、前記の（実施の形態３）に記載した音響整合部材の一実施例である。図３を用いて詳細に説明する。
（１）多孔質体の形成
多孔質体９としては、前記（実施例１）〜（実施例３）に用いたセラミック焼結多孔質体と全く同様なものを用いた。
（２）バインダ拡散層の形成
前記（実施例３）に詳細記載した方法と全く同様な方法により、前記セラミック焼結多孔質体の表面および内部の少なくとも一部バインダ拡散層４としてのシリカ層を担持した音響整合部材を得た。すなわち、ここまでの操作により、前記（実施例３）と全く同様な音響整合部材１２を準備した。
（３）低空隙率層の形成
前記までの操作により得られた音響整合部材の表面に、前記（実施例２）（２）に記載した方法により、低空隙率層３としての有機材料からなる有機材料層を形成した。最終的に表面に低空隙率層３としての有機材料層と、の表面および内部にバインダ拡散層としてのシリカ層とを具備した音響整合部材１３を得た。得られた音響整合部材１１の見かけ密度は、０．９６×１０3ｋｇ／ｍ3であった。
【００７０】
なお、本実施例において、最初に、音響整合部材内部にバインダ拡散層を形成し、その後に、音響整合部材表面に低空隙率層を形成する製造方法を示したが、最初に、低空隙率層を形成し、その後に、バインダ拡散層を形成してもよい。
【００７１】
（比較例１）
前記の（実施例１）〜（実施例４）に用いたセラミック焼結多孔質体のみによる音響整合部材を（比較例１）とした。
【００７２】
前記までの本発明による（実施例１）〜（実施例４）による音響整合部材と、比較例として、従来の多孔質体のみを音響整合部材とした（比較例１）の合計５種類の音響整合部材について、機械的強度についての比較を行った。すなわち図８に示したように、準備した５種類の音響整合部材１０を上面プレス治具１４および下面プレス治具１５の二つの治具で挟持し、図面矢印方向（図面中垂直方向）より、所定の荷重を加えた際の破壊する頻度を比較した。各音響整合部材を複数用意し、５ｋｇ／ｃｍ2、７ｋｇ／ｃｍ2、１０ｋｇ／ｃｍ2、および５０ｋｇ／ｃｍ2の４水準の荷重を１分後加えた後、光学顕微鏡観察により、亀裂が確認されたものを破壊したと判断した。各音響整合部材、各条件について、１０個ずつ同様な試験を行い、破壊頻度を算出した。その結果を下記、（表１）にまとめて示す。なお、表中の０／１０とは、１０個試験した内破壊したものがない（０個）ことを意味し、また１０／１０とは、１０個試験をした内の全て（１０個）に破壊が確認されたことを意味する。
【００７３】
【表１】
0004014940.tif 000002
【００７４】
（表１）の結果から明らかなように、従来の音響整合部材としての多孔質体である（比較例１）に比較して、本発明による音響整合部材である（実施例１）〜（実施例４）による音響整合部材は機械的強度が高いことが確かめられた。
【００７５】
（実施例５、６）
本実施例５および実施例６は、前記の（実施の形態１）に記載した音響整合部材を用い、（実施の形態５）に記載の超音波送受波器を得た例である。図１および図６を用いて詳細に説明する。
（１）音響整合層
音響整合層として、図１に示したように、前記の本発明による低空隙率層３を具備した多孔質体９から成る音響整合部材１１を用いた。（実施例５）としては前記の（実施例１）に詳細記載した低空隙率層３としてのガラス拡散層を具備した音響整合部材を用いた。また（実施例６）では、前記（実施例２）に詳細記載した低空隙率層３として有機材料層を具備した音響整合部材を用いた。
（２）圧電体と容器
圧電体５としては、所望サイズのチタン酸ジルコン酸鉛（PZT)セラミック体の上下面に電極６を形成し、分極した振動子を用いた。また密閉容器７としては、ステンレス製のステンレスケースを準備した。
（３）超音波送受波器の形成
前記のそれぞれの方法により得られた音響整合層としての音響整合部材と、密閉容器７としてのステンレスケースと、圧電体５としての振動子を、層間にそれぞれ厚み５０μｍのエポキシ系樹脂接着シート（日立化成製、品番；T2100)を配置し、上下面より５ｋｇ／ｃｍ2の圧力をかけ、１５０℃、２時間の加熱熱処理を行うことにより、３者を接着一体化させた。最終的に図６に示したような、音響整合層として、本発明の低空隙率層としてのガラス拡散層を具備した音響整合部材を用いた超音波送受波器（実施例５）と、音響整合層として、本発明の低空隙率層としての有機材料層を具備した音響整合部材を用いた超音波送受波器（実施例６）とを得た。
【００７６】
（実施例７）
本実施例７は、前記の（実施の形態２）に記載した音響整合部材を用い、（実施の形態５）に記載の超音波送受波器を得た例である。図２および図６を用いて詳細に説明する。
（１）音響整合層
音響整合層として、図２に示したように、前記の本発明によるバインダ拡散層４を具備した多孔質体９から成る音響整合部材１２を用いた。より具体的には、前記の（実施例３）に詳細記載したバインダ拡散層４としてのシリカ層を担持した音響整合部材を用いた。
（２）圧電体と容器
前記の（実施例５）および（実施例６）と同様とした。
（３）超音波送受波器の形成
前記、（実施例５）および（実施例６）と全く同様の材料および方法用い、超音波送受波器を形成した。最終的に図６に示したような、音響整合層として、本発明のバインダ拡散層としてのシリカ層を担持した音響整合部材を用いた超音波送受波器を得た。
【００７７】
（実施例８）
本実施例８は、前記の（実施の形態３）に記載した音響整合部材を用い、（実施の形態５）に記載の超音波送受波器を得た例である。図３および図６を用いて詳細に説明する。
（１）音響整合層
音響整合層として、図３に示したように、前記の本発明による低空隙率層３とバインダ拡散層４を具備した多孔質体９から成る音響整合部材１３を用いた。より具体的には、前記の（実施例３）に詳細記載した、低空隙率層３としての有機材料層と、バインダ拡散層４としてのシリカ層とを具備した音響整合部材を用いた。
（２）圧電体と容器
前記の（実施例５）および（実施例６）と同様とした。
（３）超音波送受波器の形成
前記の（実施例５）および（実施例６）と同様の材料および方法用い、超音波送受波器を形成した。最終的に図６に示したような、音響整合層として、本発明の低空隙率層３としての有機材料層と、バインダ拡散層４としてのシリカ層を担持した音響整合部材を用いた超音波送受波器を得た。
【００７８】
（比較例２）
比較例２として、音響整合層として従来の多孔質体を用いた超音波送受波器を製作した。より具体的には、前記の（比較例１）による多孔質体、すなわち前記本発明による音響整合部材の多孔質体部分であるセラミック焼結多孔質体のみを音響整合層として用いた。音響整合部材を従来の多孔質体とした以外の項目は、すべて前記（実施例５〜８）と同様にし、従来技術による超音波送受波器を得た。
【００７９】
以上得られた本発明による超音波送受波器である（実施例５）〜（実施例８）による超音波送受波器と、従来技術による超音波送受波器である（比較例２）による超音波送受器との合計５種類の超音波送受波器の送受信効率の比較評価を行った。図９を用いて説明する。
【００８０】
図９中の２０は評価対象である超音波送受波器であり、１６は超音波を反射する反射板であり、両者は間に空気（距離；２０ｃｍ）を介し相対して配置されている。評価する超音波送受波器２０に周波数５００ｋＨｚ、電圧２０Ｖの送信信号を加え、超音波を空気中に送信させる。送信された超音波は反射板で反射され、同一の超音波送受波器２０で受信される。同一の送信信号を超音波送受波器に加えた際の受信波形の一定部位の電圧を出力電圧とし、この出力電圧が大きいものを超音波送受信効率が良いと評価した。
【００８１】
送信側信号波形と受信側信号波形の模式図を図１０に示す。図１０において、受信波形のＡ部分の電圧が大きいものを超音波の送受信効率が良いとした。なお、図１０における送信および受信の波形はその波形形状の模式図であって、グラフ軸のスケールには特別な意味はない。各送受波器について評価した結果を次の（表２）に示す。
【００８２】
【表２】
0004014940.tif 000003
【００８３】
（表２）における出力電圧の結果から判るように、本発明によるいずれの超音波送受波器も、従来の技術による超音波送受波器に比較して、出力電圧が大きく超音波送受信効率が良いことがわかった。
【００８４】
本発明による超音波送受波器に用いた音響整合部材は、従来の多孔質体、すなわち（比較例２）で用いたセラミック焼結多孔質体に、低空隙率層、バインダ拡散層もしくはその両方を付加したものである。本発明による音響整合部材は、音響整合部材単体での見かけ密度が、基材であるセラミック焼結多孔質体（比較例２で音響整合層として用いた多孔質体）に比較して同等か若干大きい。したがって本発明による音響整合部材の音響インピーダンスは、（比較例２）で用いたセラミック焼結多孔質体の音響インピーダンスに比較しても、大きいことが類推され、先に説明した音響インピーダンスの理想値との格差は、大きいと考えることができる。それにも関わらず、本発明による音響整合部材を音響整合層として用いた上記（実施例５〜８）の超音波送受波器の超音波送受信効率が、従来のそれに比較して高いことは、被測定流体に相対する表面近傍の空隙率が、従来の多孔質体の表面近傍の空隙率に比較して低く、より平面に近いため、振動子によって振動させられた音響整合部材の振動が被測定流体を振動させたり（送信）、また逆に被測定流体の振動により音響整合部材が振動させられること（受信）を効率よく行うことができた結果であると考えられる。
【００８５】
なお、前記までの実施例では、密閉容器を具備する超音波送受波器の例を示したが、密閉容器を具備しない超音波送受波器に適用してもかまわない。超音波送受信効率の向上の意味において、前記密閉容器がない超音波送受波器の場合においても前記の理由から同様な効果作用を得られる。
【００８６】
【発明の効果】
本発明による音響整合部材は、多孔質体を用いる音響整合部材であり、空隙を有する骨格材料からなる多孔質体と、被測定流体側表面の少なくとも一部に前記多孔質体の空隙率よりも低い空隙率の低空隙率層を具備させるか、または表面および内部の少なくとも一部にバインダ拡散層を具備させることにより、従来の多孔質体に比較して機械的強度を向上させた音響整合部材を提供できる。
【００８７】
さらに本発明のよる音響整合部材を用いた超音波送受波器は、前記低空隙層もしくはバインダ拡散層を具備することにより、被測定流体に相対する表面近傍の空隙率が、従来の多孔質体の表面近傍の空隙率に比較して低く、より平面に近いため、振動子によって振動させられた音響整合部材の振動が被測定流体を振動させたり（送信）、また逆に被測定流体の振動により音響整合部材が振動させられること（受信）を効率よく行うことができ、超音波送受信効率の高い超音波送受波器を提供できる。
【００８８】
さらに本発明による音響整合部材を用いた超音波送受波器および超音波流量計は、本発明の音響整合部材が、従来の脆く壊れやすい多孔質体に、前記低空隙層やバインダ拡散層を付加したものであるため従来の多孔質体に比較して機械的強度が向上し、その結果音響整合部材の破壊による故障が少ない超音波送受波器および超音波流量計を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における音響整合部材の断面模式図。
【図２】本発明の実施の形態２における音響整合部材の断面模式図。
【図３】本発明の実施の形態３における音響整合部材の断面模式図。
【図４】比較例の音響整合部材に用いた従来の多孔質体の断面模式図。
【図５】本発明の実施の形態４における超音波送受波器の断面模式図。
【図６】本発明の実施の形態５における超音波送受波器の断面模式図。
【図７】本発明の実施の形態６における超音波流量計の動作を説明するブロック図。
【図８】音響整合部材の機械的強度を評価する方法についての説明図。
【図９】超音波送受波器の送受信効率を評価する方法についての説明図。
【図１０】送信信号波形と受信信号波形の一例を示す模式図。
【図１１】従来の超音波送受波器の断面模式図。
【図１２】超音波流量計の原理説明図。
【符号の説明】
１  骨格材料
２  空隙
３  低空隙率層
４  バインダ拡散層
５  圧電体
６  電極
７  密閉容器
８  絶縁シール
９  多孔質体
１０，１１，１２，１３  音響整合部材
１４  駆動端子
１５  上面プレス治具
１６  下面プレス治具
１７  反射板
２０，１０１，１０２，２０１，２０２  超音波送受波器
５１  流路
５２  測定管
５３  送信回路
５４  受信回路
５５  送受切替回路
５６  超音波伝搬時間計測回路
５７  演算部
５８  クロック・パルス発生回路
５９  カウンタ回路
【図１】
0004014940.tif 000004
【図２】
0004014940.tif 000005
【図３】
0004014940.tif 000006
【図４】
0004014940.tif 000007
【図５】
0004014940.tif 000008
【図６】
0004014940.tif 000009
【図７】
0004014940.tif 000010
【図８】
0004014940.tif 000011
【図９】
0004014940.tif 000012
【図１０】
0004014940.tif 000013
【図１１】
0004014940.tif 000014
【図１２】
0004014940.tif 000015