CN104335015B - 超声波流量测量单元及其制造方法 - Google Patents

Abstract

超声波流量测量单元(27、40)具备：一对超声波发送接收器(5、6、42、44)，其被设置于被测定流体流过的流路(3)上，具有压电体(17)和声匹配体(15)；测量电路(8)，其基于超声波脉冲在一对超声波发送接收器之间传播的时间来测量被测定流体的流量；以及绝缘性减振部件(13)，其以覆盖超声波发送接收器的与流路相抵接的部分、压电体以及测量电路各自的至少一部分的方式同时形成。

Description

超声波流量测量单元及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种使用能够发送和接收超声波脉冲的一对超声波发送接收器对超声波脉冲在一对超声波发送和接收机之间传播的时间进行测量并基于该传播时间对被测定流体的流量进行测量的超声波流量测量单元及其制造方法。

背景技术

以往这种超声波流量测量单元例如如图9所示，具备被测定流体流过的测量流路50以及一对超声波发送接收器51、52，该一对超声波发送接收器51、52被配置在上述测量流路50的上游和下游，能够发送和接收超声波信号。该测量流路50由树脂形成。另外，超声波发送接收器51、52由压电元件53、用于对该压电元件53施加电压的端子54以及粘接在端子54的发送侧的面的声匹配层55构成。而且，经由具有弹性的涂敷材料57将超声波发送接收器51、52固定到设置于测量流路50的超声波发送接收器安装部56，由此构成超声波流量测量单元58(例如参照专利文献1)。

专利文献1：日本特开2012-21899号公报

发明内容

发明要解决的问题

在上述以往的结构中，使用具有弹性的涂敷材料57来固定超声波发送接收器51、52。但是，未使用具有弹性的涂敷材料57来固定未图示的测量电路、测量电路与流路的抵接部以及引线等。因此，由超声波流量测量单元进行的被测定流体的流量测量精度有提高的余地。

对此，考虑使用涂敷材料来固定测量电路、测量电路与流路的抵接部以及引线等。在该情况下，当分开进行超声波发送接收器51、52的固定以及其它部件(测量电路、测量电路与流路的抵接部以及引线等)的固定时，流量的测量精度没有充分提高。例如，有时在各固定处有偏差地形成振动抑制体。在该情况下，振动抑制体无法充分抑制发送了超声波信号的超声波发送接收器51、52的振动。因此，发送了超声波信号之后的超声波发送接收器51、52的振动成为混响噪声，该混响噪声成为流量测量时的测量噪声。另外，当发送了超声波信号的超声波发送接收器51、52的振动沿着流路、引线以及测量电路传递到接收超声波信号的超声波发送接收器时，产生壳体传播噪声。并且，有时从超声波发送接收器51、52传递到各部件的振动引起各部件产生固有振动，在该情况下，该振动成为混响噪声。由于这些混响噪声、壳体传播噪声而流量测量精度下降。

另外，当分开进行使用上述涂敷材料57等进行的超声波发送接收器51、52的固定以及其它部件(测量电路、测量电路与流路的抵接部、引线等)的固定时，还存在批量生产性差这种问题。

另外，具有弹性的涂敷材料57由于其固化反应等，需要在常温下静置固定时间或者在固定温度、固定湿度的环境下放置。其结果，批量生产性存在问题。

本发明解决上述以往的问题，目的在于提供一种降低成为流量测量时的噪声的壳体传播噪声和混响噪声而改善了超声波流量测量单元的批量生产性的超声波流量测量单元及其制造方法。

用于解决问题的方案

为了解决上述问题，本发明是一种超声波流量测量单元，被设置于被测定流体流过的流路，该超声波流量测量单元具备：一对超声波发送接收器，其具有声匹配体和用于产生超声波脉冲的压电体，该一对超声波发送接收器以相互发送和接收上述超声波脉冲的方式配置于上述流路；测量电路，其被配置成与上述流路相抵接，基于上述超声波脉冲在一对上述超声波发送接收器之间传播的时间来对上述被测定流体的流量进行测量；以及绝缘性减振部件，其以覆盖上述超声波发送接收器的与上述流路相抵接的部分、上述压电体以及上述测量电路各自的至少一部分的方式同时形成。

由此，有效地降低由一方的超声波发送接收器产生的振动沿着流路或者测量电路传递到另一方的超声波发送接收器的壳体传播噪声、由传递到各部件的振动引起的混响噪声，从而能够实现高精度的流量测量。

另外，本发明是一种超声波流量测量单元的制造方法，包括以下步骤，在模具内配置超声波发送接收器和测量电路，向上述模具内注入绝缘性减振材料来同时形成分别覆盖上述超声波发送接收器和上述测量电路的绝缘性减振部件。由此，能够将绝缘性减振部件在短时间内尺寸精度良好地一体形成于上述超声波发送接收器和测量电路的所需部分，从而大大地改善批量生产性。

发明的效果

本发明能够提供一种批量生产性良好且能够实现高精度的流量测量的超声波流量测量单元及其制造方法。

附图说明

图1是本发明的实施方式1中的超声波流量测量单元的截面图。

图2是本发明的实施方式1中的超声波流量测量单元的局部放大截面图。

图3的(a)、(b)、(c)、(d)是用于说明本发明的实施方式1中的超声波流量测量单元的制造过程的截面图。

图4的(a)、(b)、(c)是用于说明将本发明的实施方式1中的超声波流量测量单元安装到流路的制造过程的截面图。

图5是表示本发明的实施方式1中的使用了超声波流量测量单元的燃气表的截面图。

图6的(a)、(b)、(c)是用于说明将本发明的实施方式2中的超声波流量测量单元安装到流路的制造过程的截面图。

图7是本发明的实施方式3中的超声波流量测量单元的局部放大截面图。

图8是本发明的实施方式4中的超声波流量测量单元的局部放大截面图。

图9是以往的超声波流量测量单元的截面图。

具体实施方式

第一发明的超声波流量测量单元被设置于被测定流体流过的流路，该超声波流量测量单元具备：一对超声波发送接收器，其具有声匹配体和用于产生超声波脉冲的压电体，该一对超声波发送接收器以相互发送和接收上述超声波脉冲的方式配置于上述流路；测量电路，其被配置成与上述流路相抵接，基于上述超声波脉冲在一对上述超声波发送接收器之间传播的时间来对上述被测定流体的流量进行测量；以及绝缘性减振部件，其以覆盖上述超声波发送接收器的与上述流路相抵接的部分、上述压电体以及上述测量电路各自的至少一部分的方式同时形成。

由此，有效地降低由一方的超声波发送接收器产生的振动沿着流路或者测量电路传递到另一方的超声波发送接收器的壳体传播噪声、由传递到各部件的振动引起的混响噪声，从而能够实现高精度的流量测量。

第二发明的超声波流量测量单元是在第一发明中，还具备引线，该引线将上述压电体和上述测量电路电连接，上述绝缘性减振部件覆盖上述超声波发送接收器的与上述流路相抵接的部分、上述压电体、上述测量电路以及上述引线各自的至少一部分。由此，有效地降低由一方的超声波发送接收器产生的振动沿着流路或者测量电路、引线传递到另一方的超声波发送接收器的壳体传播噪声、由传递到各部件的振动引起的混响噪声，从而能够实现高精度的流量测量。

第三发明的超声波流量测量单元是在第二发明中，覆盖上述超声波发送接收器的与上述流路相抵接的部分、上述压电体、上述测量电路、上述引线以及上述测量电路的与上述流路相抵接的部分各自的至少一部分。由此，有效地降低由一方的超声波发送接收器产生的振动沿着流路或者测量电路、引线传递到另一方的超声波发送接收器的壳体传播噪声、由传递到各部件的振动引起的混响噪声，从而能够实现高精度的流量测量。

第四发明的超声波流量测量单元是在第一～第三的发明中，上述超声波发送接收器还具有金属板，在上述金属板的一个面固定有上述声匹配体，在上述金属板的另一个面固定有上述压电体。由此，能够将绝缘性减振部件在短时间内一体地形成于压电体外周和上述金属板与上述流路的抵接面，从而大大地改善批量生产性。

另外，金属板的尺寸精度高，能够将超声波发送接收器高精度地安装到流路。因此，能够降低测量时的超声波的发送和接收损耗，从而能够实现高精度的流量测量。

另外，为了提高尺寸精度而安装的金属板为受到压电体的振动而容易振动的结构部件。因此，通过以固定强度的粘接力来一体地形成绝缘性减振部件，能够高效率地降低由绝缘性减振部件的安装偏差引起的混响振动，从而能够实现高精度的流量测量。

第五发明的超声波流量测量单元是在第一～第三的发明中，上述超声波发送接收器还具备金属壳体，该金属壳体包括筒状的侧壁部、覆盖上述侧壁部的一端的开口的平板状的顶部以及从上述侧壁部的另一端向外侧延伸的支承部，在上述侧壁部的内侧且上述顶部的内表面固定有上述压电体，在上述顶部的外表面固定有上述声匹配体。由此，能够将绝缘性减振部件在短时间内一体地形成于复杂的有顶筒状金属壳体上，从而大大地改善批量生产性。

第六发明是一种超声波流量测量单元的制造方法，包括以下步骤，在模具内配置超声波发送接收器和测量电路，向上述模具内注入绝缘性减振材料来同时形成分别覆盖上述超声波发送接收器和上述测量电路的绝缘性减振部件。由此，能够将绝缘性减振部件在短时间内尺寸精度良好地一体形成于上述超声波发送接收器和测量电路的所需部分，从而大大地改善批量生产性。

第七发明是一种超声波流量测量单元的制造方法，包括以下步骤，在模具内配置超声波发送接收器和测量电路，通过引线将上述超声波发送接收器和上述测量电路电连接，向上述模具内注入绝缘性减振材料来同时形成分别覆盖上述超声波发送接收器、上述测量电路以及上述引线的绝缘性减振部件。由此，能够不对引线以及测量电路、压电体所具备的电极等施加应力地进行组装。因此，能够制作高精度且特性稳定的超声波流量计。另外，能够将绝缘性减振部件在短时间内尺寸精度良好地一体形成于上述超声波发送接收器的声匹配体、金属板或者有顶筒状的金属壳体、压电体的所需部分。并且，能够高效率地形成于测量电路的一部分或者全部、引线表面、流路与电路的抵接部。因此，大大地改善批量生产性。

下面，参照附图说明本发明的实施方式。此外，本发明并不限定于本实施方式。

(实施方式1)

图1示出将本发明的实施方式1中的超声波流量测量单元沿着流路的管壁的轴来切断的截面图。

在图1中，流路3为被测定流体(还简称为“流体”)从一方的开口端1流向另一方的开口端2的配管。一对超声波发送接收器5、6以能够相互发送和接收超声波脉冲的方式安装于流路3。具体地说，例如在形成于流路3的管壁的开口部安装超声波发送接收器固定部件4，将超声波发送接收器5、6贴靠在该超声波发送接收器固定部件4的抵接部7上来进行安装。在该情况下，超声波发送接收器5、6经由超声波发送接收器固定部件4被安装于流路3的管壁。因此，流路3由该管壁和超声波发送接收器固定部件4构成。但是，也可以将流路3形成为能够将超声波发送接收器5、6直接安装于管壁的形状。在该情况下，不使用超声波发送接收器固定部件4，流路3由该管壁构成。

而且，在流路3的超声波发送接收器固定部件4上配置有具有流量测量功能的集成电路(测量电路8)。具体地说，例如将超声波发送接收器固定部件4的突起状的抵接部9插入到搭载有测量电路8的控制基板10的孔，来将控制基板10配置于流路3。在该情况下，搭载有测量电路8的控制基板10与超声波发送接收器固定部件4的抵接部9相抵接。控制基板10包含用于连接引线18的端子以及将该端子与测量电路8连结的布线。因此，测量电路8由集成电路和控制基板10的一部分构成。

下面，使用图1说明流量测量原理。

图1示出的L1示出从配置于流路3的上游侧的超声波发送接收器5传播的超声波脉冲的传播路径。L2示出配置于流路3的下游侧的超声波发送接收器6的超声波脉冲的传播路径。

在此，将流过流路3的流体的流速设为V，将超声波脉冲在流体中传播的速度设为C(未图示)。另外，将超声波脉冲在超声波发送接收器5、6之间传播的传播路径的距离设为L，将流体流动的方向与超声波脉冲传播的方向所成的角度设为θ。

例如，将超声波发送接收器5用作超声波发送器，将超声波发送接收器6用作超声波接收器。此时，用以下式(1)来表示从超声波发送接收器5发出的超声波脉冲直到到达超声波发送接收器6为止的传播时间t1。

t1＝L/(C+Vcosθ) (1)

相反，将超声波发送接收器6用作超声波发送器，将超声波发送接收器5用作超声波接收器。此时，用以下式(2)来表示从超声波发送接收器6发出的超声波脉冲到达超声波发送接收器5的传播时间t2。

t2＝L/(C-Vcosθ) (2)

而且，当基于式(1)和式(2)求流体的流速V时，得到以下式(3)。

V＝L/2cosθ(1/t1-1/t2) (3)

根据式(3)，在距离L和角度θ已知的情况下，通过测量电路8来测定超声波脉冲的传播时间t1、t2就能够求出流速V。根据需要，将该流速V乘以流路3的截面面积S和校正系数K，就能够求出流过流路3的流体的每单位时间的流量Q。运算单元设置于测量电路8内，该运算单元运算上述Q＝KSV。

下面，详细说明超声波发送接收器5、6向流路3的安装状态以及超声波发送接收器5、6的结构。

图2是表示沿着本发明的实施方式1中的流路3的管壁的轴来切断的超声波流量测量单元27的截面的一部分的局部截面图。下面，以超声波发送接收器6为例进行说明，但是超声波发送接收器5也是同样的结构。

在图2中，超声波发送接收器6经由绝缘性减振部件13被固定在超声波发送接收器固定部件4的开口部11。此时，以利用固定板12从超声波发送接收器6的背面将其按压在超声波发送接收器固定部件4的抵接部7上的方式来固定超声波发送接收器6。超声波发送接收器6是通过使用粘接剂、导电糊剂等在声匹配体15、金属板16、压电体17的平面部分将它们粘接而形成的。引线18与压电体17的一方的电极电连接，经由金属板16与压电体17的另一方的电极电连接。对于金属板16和压电体17，在它们的接合中使用了粘接剂的情况下通过欧姆接触电连接。绝缘性减振部件13形成为覆盖压电体17的外周以及超声波发送接收器5、6的与流路3相抵接的部分中的各自的至少一部分。具体地说，在压电体17中，除了固定于金属板16的面以外的面被绝缘性减振部件13覆盖。另外，关于金属板16，与声匹配体15固定的固定面中的除了该固定范围以外的范围、与压电体17固定的固定面中的除了该固定范围以外的范围以及这些固定面之间的端面被绝缘性减振部件13覆盖。这些减振部件13以提供固定强度的粘接力的方式一体地形成。在此，关于金属板16，固定有声匹配体15的面中的与抵接部7相对的范围成为超声波发送接收器5、6的与流路3相抵接的部分。

向固定的容器内轻敲进中空玻璃球体来进行充填，将其间隙填满热固性树脂，在保持该状态的状态下进行加热而使树脂固化，由此形成声匹配体15。或者，通过在陶瓷多孔体的声波发射面粘贴声膜来形成声匹配体15。声匹配体15通过将其厚度设定为λ/4的厚度而能够将超声波脉冲高效率地传播到被测量流体。

金属板16例如为铁、不锈钢、黄铜、铜、铝、镀镍钢板等金属材料即可。

压电体17只要是示出压电性的材料则可以是任意材料，但是优选钛酸钡、锆钛酸铅等。压电体17与引线18的接合以及金属板16与引线18的接合能够使用焊锡、导电糊剂等来接合。

下面，说明如以上那样构成的超声波发送接收器5、6的动作、作用。

引线18与压电体17电接合。经由该引线18和控制基板10从测量电路8向压电体17施加频率接近压电体17的共振频率的矩形的电信号。通过压电体17而电信号被变换为机械性振动，从而产生超声波脉冲。该超声波脉冲的振幅由于压电体17与声匹配体15的共振而变大，超声波脉冲从声匹配体15的发射面发射，通过开口部11传播到被测量流体。

绝缘性减振部件13具有以下功能：避免在使超声波脉冲向被测量流体传播时产生的振动传递到超声波发送接收器固定部件4的功能；以及使压电体17的振动以及受到该振动的金属板16的振动衰减的功能(缩短混响时间的功能)。通过该绝缘性减振部件13，能够减少这些振动传递到接收侧的超声波发送接收器5而产生测量噪声这一情况。为了实现这些，绝缘性减振部件13形成为覆盖压电体17的外周和金属板16的外周。

另外，在测量电路8和控制基板10的上表面也形成了与覆盖压电体17和金属板16的绝缘性减振部件13相同的绝缘性减振部件13。即使在由超声波发送接收器6产生的振动通过超声波发送接收器固定部件4而从控制基板10传递到测量电路8的情况下，也能够使传递到测量电路8内部的振动更高效率地衰减。另外，该形成于测量电路8上的绝缘性减振部件13的透湿性较低，因此超声波流量测量单元的耐湿性提高。

另外，绝缘性减振部件13由玻璃化转变点低的热塑性树脂、例如热塑性弹性体材料、结晶性聚酯等形成。热塑性弹性体材料例如可举出苯乙烯类弹性体、烯烃类弹性体、聚酯类弹性体等。

作为结晶性聚酯例如可举出日本特开2006-57043号的公开专利公报所记载的粘接剂组合物、东洋纺织制造的VYLOSHOT(注册商标)GM-920、GM‐913等。热塑性树脂的玻璃化转变点例如优选为测定被测定流体的流量时的最低温度(保障温度的下限)的-30℃以下。由此，在进行流量测定时，绝缘性减振部件13具有橡胶弹性，从而能够发挥减振功能。

另外，热塑性树脂的熔点优选为流量测定时的最高温度(保障温度的上限)的80℃以上。并且，热塑性树脂的储能模量在从流量测定的最低温度至最高温度为止的范围内例如为4MPa～300MPa。由此，绝缘性减振部件13在进行流量测定时能够充分吸收金属板16、压电体17等的振动。

通过上述那样的绝缘性减振部件13，能够以提供固定强度的方式一体地粘接到金属板16、压电体17以及引线18。粘接强度还依赖于成型条件，例如考虑与引线18的粘接力，与镀锡铜线的粘接力在180度的条件下示出最大10N/cm左右的强度。

另外，使用于减振部件13的热塑性树脂具有容易吸附到金属板16、压电体17的材料的官能团。因此，绝缘性减振部件13与金属板16、压电体17紧密接合，由此发挥抑制金属板16的振动的减振功能。并且，使用于绝缘性减振部件13的热塑性树脂具有电绝缘性。因此，绝缘性减振部件13防止从引线18和金属板16等放电。

这样，将绝缘性减振部件13以提供固定强度的方式一体地粘接到压电体17等。由此，能够有效地降低压电体17的混响。另外，能够有效地降低由于传递到各部件、例如控制电路8、引线18等的振动以各部件的固有振动频率进行振动而产生的混响。

接着，说明对超声波发送接收器5、6和测量电路8形成绝缘性减振部件13时的制造方法。

图3是表示本发明的实施方式1中的超声波流量测量单元27的制造过程的截面图。

如图3的(a)所示，将声匹配体15、金属板16、压电体17通过粘接剂进行接合而成的接合体20、21以及带测量电路8的控制基板10配置于下模22上。在该下模22中设置有接合体20、21用的凹部。各凹部由中央凹部以及包围中央凹部的环状凹部的组构成。中央凹部为嵌入声匹配体15的凹部，具有与声匹配体15的形状相应的形状。在中央凹部的周围隔开间隔地设置环状凹部，该环状凹部的外径被设定为大于金属板16的外径。在中央凹部与环状凹部之间使用用于支承金属板16的模具支承部26。因此，在将接合体20、21配置于下模22上时，将金属板16载置于模具支承部26上。由此，声匹配体15收纳于中央凹部内，金属板16被配置在环状凹部上。而且，在两个接合体20、21之间配置控制基板10。

如图3的(b)所示，通过焊锡或者导电糊剂等导电部件将接合体20、21和控制基板10与引线18电连接。

如图3的(c)所示，在下模22上配置上模24。在上模24上设置有接合体20、21用的凹部和测量电路8用的凹部。接合体20、21用的凹部具有距压电体17和金属板16规定间隔地覆盖压电体17和金属板16的形状。接合体20、21用的凹部的外径被设定为大于金属板的外径。另外，测量电路8用的凹部具有距测量电路8和控制基板10规定间隔地覆盖测量电路8和控制基板10的形状。这些接合体20、21用的凹部和测量电路8用的凹部分别与插入口25连接。该插入口25将各凹部的内部与模具的外部连通。

然后，从各插入口25加热和加压来浇注熔融的绝缘性减振部件13的材料。由此，在各凹部的内部填充材料。此时，接合体20、21的金属板16与模具支承部26相抵接，因此绝缘性减振部件13的材料被模具支承部26拦截。因此，声匹配体15不被绝缘性减振部件13覆盖。另外，在与模具支承部26抵接的抵接部分也不形成绝缘性减振部件13。其结果，绝缘性减振部件13不会不均匀地流到声匹配体15上，从而能够减小声匹配体15的特性偏差。另外，注入到模具的绝缘性减振部件13被模具冷却而固化的时间例如被缩短为大约1分钟左右这种时间。

如图3的(d)所示，当去除下模22和上模24时，形成使用绝缘性减振部件13覆盖了超声波发送接收器5、6和测量电路8的超声波流量测量单元27。也就是说，能够使用绝缘性减振部件13来同时覆盖超声波发送接收器5、6和测量电路8。

在此，通过改变模具形状能够自由地变更绝缘性减振部件13的形成部位。例如，在将超声波发送接收器5用作超声波发送器、将超声波发送接收器6用作超声波接收器的情况下，对于成为测量噪声的振动，设想有以下三个路径。

路径1：超声波发送接收器5→引线18→测量电路8→引线18→超声波发送接收器6

路径2：超声波发送接收器5→超声波发送接收器固定部件4→测量电路8→超声波发送接收器固定部件4→超声波发送接收器6

路径3：超声波发送接收器5→超声波发送接收器固定部件4→超声波发送接收器6

在这些路径中，通过测量电路8传递的成为测量的噪声的振动根据绝缘性减振部件13的形成形状的不同而能够产生某种程度的变更。例如，当在成为测量的噪声的振动的行进方向上改变绝缘性减振部件13的厚度时，振动的大小发生变化。对于绝缘性减振部件13的厚度，能够从完全没有形成的状态开始选择多个高度。例如，通过进行0mm与3mm的反复，能够有效地降低成为测量的噪声的振动。

测量电路8除了例如通常使用的玻璃环氧基板、陶瓷基板以外，还能够使用具有柔软性的挠性基板。挠性基板非常薄。另外，挠性基板能够有效地降低从一方的超声波发送接收器产生的振动沿着流路、测量电路以及引线传递到另一方的超声波发送接收器的壳体传播噪声、由传递到各部件的振动引起的混响噪声。并且，在在模具内同时成型覆盖多个部分的绝缘性减振部件13的情况下，挠性基板对压力和温度等外部因素具有耐性，因此超声波流量测量单元27的不良率降低。

引线18例如能够使用通过绝缘体覆盖铜线、镀锡铜线而成的通用的引线。另外，如本工序那样，在在模具内成型的情况下，当使用能够减轻由压力、应力引起的影响的扁平线缆时，能够使导线本身非常薄，因此能够更高效率地降低沿着引线传递的振动。

下面，说明将如上述那样构成的超声波流量测量单元27设置到流路3的测量管路29的制造过程。

图4是用于说明将本发明的实施方式1中的超声波流量测量单元27安装到流路3的测量管路29的制造过程的截面图。

如图4的(a)所示，在形成于流路3的管壁的开口部连接超声波发送接收器固定部件4，形成一体物28。

流路3和超声波发送接收器固定部件4例如优选由热塑性树脂的树脂成型体构成。流路3和超声波发送接收器固定部件4与作为被测量流体的都市燃气或者LP燃气、空气、沼气等气体直接接触，因此需要树脂对这些气体或者腐臭材料具有耐性。因此，例如更优选使用聚缩醛、聚对苯二甲酸丁二酯、聚苯硫醚、液晶高分子等。除了这些树脂以外，只要是对测量气体具有耐性的材料则不特别进行限定。另外，还可以是热固性树脂，例如通过在模具内对环氧树脂、聚酰亚胺树脂、酚醛树脂、三聚氰胺树脂等施加固定温度而使其固化之后取出来实现。在该情况下，需要对模具实施脱模处理。例如当涂敷使表面自由能降低的氟系的树脂时脱模处理有效。

在使用热塑性树脂构成流路3和超声波发送接收器固定部件4的情况下，能够通过熔接、粘接、螺纹固定等来固定流路3和超声波发送接收器固定部件4。在使用热固性树脂构成流路3和超声波发送接收器固定部件4的情况下，能够通过粘接、螺纹固定等来固定流路3和超声波发送接收器固定部件4。

接着，如图4的(b)所示，将超声波测量单元27与一体物28连接。此时，超声波发送接收器5、6的与流路3相抵接的部分被绝缘性减振部件13覆盖。因此，使金属板7中的声匹配体15侧的面经由绝缘性减振部件13与超声波发送接收器固定部件4的抵接部7抵接。另外，当超声波发送接收器固定部件4的抵接部9被插入到控制基板10的开口时，抵接部9经由绝缘性减振部件13与控制基板10抵接。另外，通过抵接部7、9对超声波发送接收器5、6进行定位。

如图4的(c)所示，超声波流量测量单元27经由超声波发送接收器固定部件4被安装到流路3的管壁，测量管路29完成。

说明在将通过到此为止的过程而组装成的超声波测量单元设为超声波流量计、例如燃气表时的组装。

图5示出本发明第一实施方式中的燃气表的截面图。

如图5所示，燃气表30为在壳体31内部充满燃气的容器。将入口管接头32与燃气供给侧配管连接，将出口管接头33与家内的配管连接。将超声波流量测量单元27安装于流路3而成的测量管路29与出口管34连接。来自超声波流量测量单元27的测量信息从与控制基板10连接的连接器35经由密封部件36被输出到燃气表的显示部37，并显示在显示部。在燃气表判断出漏气等异常的情况下，安装于入口管接头32的切断阀38切断与入口管接头32连接的管路。

这样，通过使用超声波流量测量单元27的测量管路29能够简单地设为燃气表。

如上所述，在本实施方式中，在被测定流体从一方的开口端1向另一方的开口端2流通的流路3中安装有超声波流量测量单元27。超声波流量测量单元27由以下部分构成：一对超声波发送接收器5、6，其被配置为能够发送和接收超声波脉冲；测量电路8，其被配置在流路上，基于一对超声波发送接收器5、6之间的传播时间来计算流量；以及绝缘性减振部件13，其以覆盖超声波发送接收器5、6的与流路3相抵接的部分、压电体17以及测量电路8各自的至少一部分的方式同时形成。

由此，能够降低由一方的超声波发送接收器5产生的振动经由测量电路8传递到另一方的超声波发送接收器6的噪声振动。因此，能够改善流量测量精度的降低，从而能够实现高精度的流量测量。

另外，超声波发送接收器5、6具备金属板16、固定于金属板16的一个面的声匹配体15以及固定于金属板16的另一个面的压电体17。由此，在压电体17的外周以及金属板16与流路3的抵接面能够同时一体地形成绝缘性减振部件13。

并且，在模具内配置超声波发送接收器5、6和测量电路8，向该模具内注入绝缘性减振部件的材料。由此，同时形成覆盖超声波发送接收器5、6的绝缘性减振部件13以及覆盖测量电路8的绝缘性减振部件13。由此，能够将绝缘性减振部件13在短时间内尺寸精度良好地同时形成于声匹配体15、金属板16以及压电体17的所需部分。另外，能够在测量电路8的一部分或者全部、引线18的表面、流路3与测量电路8的抵接部高效率地形成绝缘性减振部件13。其结果，能够大大地改善批量生产性。

并且，在模具内配置超声波发送接收器5、6和测量电路8，在通过引线18将超声波发送接收器5、6和测量电路8电连接之后，将绝缘性减振部件13的材料注入到模具内。在其制造时不对引线18以及测量电路8、压电体17所具备的电极等施加应力，能够制作高精度且特性稳定的超声波流量测量单元27。

另外，测量电路8由挠性基板构成。这对形成绝缘性减振部件13时的压力、温度等外部因素具有耐性，因此不良率降低。

另外，引线18由扁平线缆构成。由此，能够使引线18非常薄，因此能够更高效率地降低沿着引线18传递的振动。

另外，上述绝缘性减振部件13由玻璃化转变点为流量测量中的温度保障下限以下且具有粘接性的热塑性树脂构成。由此，能够制作在流量测量中的温度范围内柔软的绝缘性减振部件13。能够有效地降低由一方的超声波发送接收器5产生的振动传递到另一方的超声波发送接收器6。因此，能够改善流量测量精度的降低，从而能够实现高精度的流量测量。

(实施方式2)

图6是用于说明本发明的实施方式2中的超声波测量单元40的制造过程的截面图。

如图6的(a)所示，与图4的(a)同样地，将流路3与超声波发送接收器固定部件4连接而形成一体物28。

如图6的(b)所示，通过抵接部7、9对超声波测量单元40和一体物28进行定位，并将超声波测量单元40和一体物28组合起来。

超声波测量单元40为在超声波发送接收器5、6和测量电路8、引线18的所需部分形成有绝缘性减振部件13的单元。在该超声波测量单元40中，除了引线18的整个表面以外，在流路3和超声波发送接收器固定部件4的一体物28与测量电路8之间(测量电路8的与流路3相抵接的部分、具体地说是控制基板10与抵接部9相抵接的部分)也形成有绝缘性减振部件13。

绝缘性减振部件13的形成方法和材料与实施方式1相同，因此省略说明。

如上所述，在本实施方式中，除了上述实施方式1中的绝缘性减振部件13的形成范围以外，在将压电体17和测量电路8电连接的引线18上也形成有绝缘性减振部件13。这些绝缘性减振部件13以提供固定强度的粘接力的方式一体地同时形成。由此，有效地降低由一方的超声波发送接收器5产生的振动沿着流路3或者测量电路8、引线18传递到另一方的超声波发送接收器6的壳体传播噪声以及由传递到各部件的振动引起的混响噪声，从而能够实现高精度的流量测量。

另外，除了将压电体17和测量电路8电连接的引线18以外，在流路3与测量电路8的抵接部(测量电路8的与流路3相抵接的部分、具体地说是控制基板10与抵接部9相抵接的部分)也形成有绝缘性减振部件13。这些绝缘性减振部件13以提供固定强度的粘接力的方式一体地形成。因此，有效地降低由一方的超声波发送接收器5产生的振动沿着流路3或者测量电路8、引线18传递到另一方的超声波发送接收器6的壳体传播噪声、由传递到各部件的振动引起的混响噪声，从而能够实现高精度的流量测量。

(实施方式3)

图7是表示本发明的实施方式3中的沿着流路3的管壁的轴来切断的超声波流量测量单元27的截面的一部分的局部截面图。

在图7中，超声波发送接收器42经由绝缘性减振部件13被固定在超声波发送接收器固定部件4的开口部11。此时，以利用固定板12从超声波发送接收器42的背面将其按压在超声波发送接收器固定部件4的抵接部7上的方式来固定超声波发送接收器42。

超声波发送接收器42具备有顶筒状的金属壳体43、压电体17以及声匹配体15。有顶筒状的金属壳体43具有筒状的侧壁部、覆盖侧壁部的一端的开口的平板状的顶部以及从侧壁的另一端向外侧延伸的支承部。压电体17在金属壳体43的侧壁部的内侧被固定于顶部的内表面。声匹配体15被固定在金属壳体43的顶部的外表面(超声波脉冲的发射面)。使用粘接剂或者导电糊剂等在压电体17、金属壳体43、声匹配体15各自的平面部分将它们粘接。引线18与压电体17的一方的电极电连接，经由金属壳体43与压电体17的另一方的电极电连接。对于金属壳体43与压电体17之间的导通，在接合部中使用粘接剂的情况下通过欧姆接触而电连接。绝缘性减振部件13形成为覆盖压电体17的外周。另外，绝缘性减振部件13形成为不仅覆盖金属壳体43与超声波发送接收器固定部件4的抵接面，在向压电体17的安装侧也覆盖金属壳体43的外周。这些绝缘性减振部件13以提供固定强度的粘接力的方式一体地形成。

声匹配体15、压电体17与实施方式1相同，因此省略说明。

有顶筒状的金属壳体31例如为铁、不锈钢、黄铜、铜、铝、镀镍钢板等金属材料，只要是能够进行深拉加工的材料则能够使用。

如上述那样构成的具备超声波发送接收器42的超声波流量测量单元27的动作、作用与实施方式1相同，因此省略说明。在本实施方式所涉及的超声波发送接收器42中，在具有顶部、侧壁部、比该侧壁更向外侧延伸的支承部的有顶筒状的金属壳体43的顶部内外壁上粘接有压电体17、声匹配体15。因此，在复杂的有顶筒状的金属壳体43上能够在短时间内一体地形成绝缘性减振部件13，从而大大地改善批量生产性。

另外，超声波发送接收器42与流路3的抵接面远离压电体17，有顶筒状的金属壳体43存在弯曲部。因此，能够进一步降低成为测量时的噪声的振动长时间持续的混响振动。

除此以外，金属壳体43的顶部通过加工能够实现极平坦的平面度，能够将超声波脉冲高精度地照射到目的方向。因此，能够实现高精度的超声波测量单元27。

并且，对于绝缘性减振部件13的位于金属壳体43的侧壁外周的部分13a，虽未图示但也可以使其比金属壳体43的顶部更向流路侧突出。由此，即使在组装时对声匹配体15施加了一些应力、冲击，也能够通过该绝缘性减振部件13的突出部分13a来保护声匹配体15。因此，组装容易且生产率更加提高。该结构还能够应用于上述说明的实施方式1中的图2的例子，并且还能够应用于以下说明的实施方式4中的图8的例子。

(实施方式4)

图8是表示本发明的实施方式4中的沿着流路3的管壁的轴来切断的超声波流量测量单元27的截面的一部分的局部截面图。

在图8中，该超声波发送接收器44在其压电体46中形成有槽45。该槽45形成在被收容于有顶筒状的金属壳体43的顶部内壁面的位置处，相对于金属壳体43的顶部垂直地延伸。该槽45是通过切割加工等形成的。其它结构与实施方式3相同，因此省略说明。另外，省略其动作、作用与实施方式1相同的部分。在该实施方式4中，在压电体46中形成有槽45，因此抑制压电体46的不需要的振动，能够更有效地进行向被测量流体传递的超声波振动。其结果，能够高效率地将超声波传播到被测量流体，从而能够实现高精度的流量测量。

产业上的利用可能性

如上所述，本发明能够大大地提高批量生产性，能够进行高精度的流量测量，因此能够应用于家庭用流量计、产业用流量计、测量器等用途。

附图标记说明

1：一方的开口端；2：另一方的开口端；3：流路；4：超声波发送接收器固定部件；5、6、42、44：超声波发送接收器；7：抵接部；8：测量电路；9：抵接部；13：绝缘性减振部件；15：声匹配体；16：金属板；18：引线；27、40：超声波流量测量单元；45：槽；17、46：压电体；43：金属壳体。

Claims (7)

1.一种超声波流量测量单元，被设置于被测定流体流过的流路，该超声波流量测量单元具备：

一对超声波发送接收器，其具有声匹配体和用于产生超声波脉冲的压电体，该一对超声波发送接收器以相互发送和接收上述超声波脉冲的方式配置于上述流路；

测量电路，其被配置成与上述流路相抵接，基于上述超声波脉冲在一对上述超声波发送接收器之间传播的时间来对上述被测定流体的流量进行测量；以及

绝缘性减振部件，其以覆盖上述超声波发送接收器的与上述流路相抵接的部分、上述压电体以及上述测量电路各自的至少一部分的方式同时形成，并且形成为覆盖上述压电体但不覆盖上述声匹配体。

2.根据权利要求1所述的超声波流量测量单元，其特征在于，

还具备引线，该引线将上述压电体和上述测量电路电连接，

上述绝缘性减振部件覆盖上述超声波发送接收器的与上述流路相抵接的部分、上述压电体、上述测量电路以及上述引线各自的至少一部分。

3.根据权利要求2所述的超声波流量测量单元，其特征在于，

上述绝缘性减振部件覆盖上述超声波发送接收器的与上述流路相抵接的部分、上述压电体、上述测量电路、上述引线以及上述测量电路的与上述流路相抵接的部分各自的至少一部分。

4.根据权利要求1～3中的任一项所述的超声波流量测量单元，其特征在于，

上述超声波发送接收器还具有金属板，

在上述金属板的一个面固定有上述声匹配体，在上述金属板的另一个面固定有上述压电体。

5.根据权利要求1～3中的任一项所述的超声波流量测量单元，其特征在于，

上述超声波发送接收器还具备金属壳体，该金属壳体包括筒状的侧壁部、覆盖上述侧壁部的一端的开口的平板状的顶部以及从上述侧壁部的另一端向外侧延伸的支承部，

在上述侧壁部的内侧且上述顶部的内表面固定有上述压电体，在上述顶部的外表面固定有上述声匹配体。

6.一种超声波流量测量单元的制造方法，包括以下步骤，

在模具内配置超声波发送接收器和测量电路，该超声波发送接收器具备金属板，该金属板的一侧表面固定有声匹配体并且另一侧表面固定有压电体，

配置时，将上述声匹配体嵌入上述模具的中央凹部，将上述金属板收纳于包围上述中央凹部的、上述模具的环状凹部，将上述金属板载置于模具支承部，该模具支承部设在上述中央凹部与上述环状凹部之间，

向上述模具内注入绝缘性减振材料来同时形成分别覆盖上述超声波发送接收器和上述测量电路的绝缘性减振部件，并且形成覆盖上述压电体但不覆盖上述声匹配体的绝缘性减振部件。

7.一种超声波流量测量单元的制造方法，包括以下步骤，

在模具内配置超声波发送接收器和测量电路，该超声波发送接收器具备金属板，该金属板的一侧表面固定有声匹配体并且另一侧表面固定有压电体，

配置时，将上述声匹配体嵌入上述模具的中央凹部，将上述金属板收纳于包围上述中央凹部的、上述模具的环状凹部，将上述金属板载置于模具支承部，该模具支承部设在上述中央凹部与上述环状凹部之间，

通过引线将上述超声波发送接收器和上述测量电路电连接，

向上述模具内注入绝缘性减振材料来同时形成分别覆盖上述超声波发送接收器、上述测量电路以及上述引线的绝缘性减振部件，并且形成覆盖上述压电体但不覆盖上述声匹配体的绝缘性减振部件。