JP6752707B2 - Gas concentration measuring device - Google Patents

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    • G01F1/66Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by measuring frequency, phase shift or propagation time of electromagnetic or other waves, e.g. using ultrasonic flowmeters
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    • H04R1/00Details of transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R1/02Casings; Cabinets ; Supports therefor; Mountings therein

Description

本発明は、超音波計測装置に関し、特に、超音波振動子を有する超音波計測装置に関する。 The present invention relates to an ultrasonic measuring device, and more particularly to an ultrasonic measuring device having an ultrasonic vibrator.

超音波を発して、その反射波を受信する超音波振動子を用いた超音波計測装置が様々な用途で利用されている。例えば、医療分野における気体の濃度測定及び流量測定や、工場施設におけるガス漏れの検出、自動車を駐車場に駐車する際の障害物の検出等に超音波計測装置が利用されている。 Ultrasonic measuring devices using ultrasonic vibrators that emit ultrasonic waves and receive the reflected waves are used for various purposes. For example, ultrasonic measuring devices are used for measuring gas concentration and flow rate in the medical field, detecting gas leaks in factory facilities, detecting obstacles when parking an automobile in a parking lot, and the like.

具体的には、医療目的で使用されるサンプルガスが流れる配管中に、互いに対向する一対の超音波振動子を配置して、一方の超音波振動子からの超音波を他方の超音波振動子で受信することによって、配管中に流れるサンプルガスにおける酸素濃度を測定する(例えば、特許文献1参照)。 Specifically, a pair of ultrasonic transducers facing each other are arranged in a pipe through which a sample gas used for medical purposes flows, and ultrasonic waves from one ultrasonic transducer are transferred to the other ultrasonic transducer. By receiving at, the oxygen concentration in the sample gas flowing in the pipe is measured (see, for example, Patent Document 1).

また、開口が設けられた筺体の側面に超音波スピーカーと超音波マイクとを並べて配置して、筺体内に流入する気体に対して、超音波スピーカーから超音波を発して、その反射した超音波を超音波マイクで受信することによって、気体中のガス濃度を検出する(例えば、特許文献2参照)。 In addition, an ultrasonic speaker and an ultrasonic microphone are arranged side by side on the side surface of the housing provided with an opening, and ultrasonic waves are emitted from the ultrasonic speaker to the gas flowing into the housing, and the reflected ultrasonic waves are emitted. Is received by an ultrasonic microphone to detect the gas concentration in the gas (see, for example, Patent Document 2).

また、回路基板と超音波振動子とをケースに取り付けて、回路基板と超音波振動子とを一体化することにより小型化して、車両のバンパに取り付けて障害物を検出する(例えば、特許文献3参照)。この特許文献3に記載の構成では、円柱状の超音波振動子をケースの円筒部に挿入して取り付けている。 Further, the circuit board and the ultrasonic vibrator are attached to the case, the circuit board and the ultrasonic vibrator are integrated to reduce the size, and the circuit board and the ultrasonic vibrator are mounted on the bumper of the vehicle to detect obstacles (for example, patent documents). See 3). In the configuration described in Patent Document 3, a cylindrical ultrasonic vibrator is inserted and attached to the cylindrical portion of the case.

特開2002−214012号公報JP-A-2002-214012 特開2007−107903号公報JP-A-2007-107903 特開2006−279567号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-279567

特許文献1〜3に記載の超音波計測装置は、超音波振動子から発せられた超音波の伝搬速度(伝搬時間)を計測し、超音波の伝搬速度の変化に基づいて被対象物の状態を判断している。 The ultrasonic measuring apparatus described in Patent Documents 1 to 3 measures the propagation speed (propagation time) of ultrasonic waves emitted from an ultrasonic vibrator, and is in a state of an object based on a change in the propagation speed of ultrasonic waves. Is judging.

上述したように、超音波計測装置は、様々な分野で使用されるものであり、その使用環境によっては、超音波振動子が外部から振動(衝撃も含む)を受ける場合がある。超音波振動子が外部から振動を受けて、超音波振動子の位置がわずかでもずれると、超音波の伝搬速度が変動して、その結果伝搬時間も変動する。すなわち、超音波振動子が外部から振動を受けると、超音波の伝搬時間に影響して被対象物の状態の判断精度が低下する。特に、超音波計測装置を小型化した場合、超音波を伝搬させる空間が小さくなって超音波の伝搬時間も短くなるため、外部からの振動が伝搬時間の計測に大きく影響する。 As described above, the ultrasonic measuring device is used in various fields, and the ultrasonic vibrator may receive vibration (including impact) from the outside depending on the usage environment. When the ultrasonic vibrator receives vibration from the outside and the position of the ultrasonic vibrator deviates even slightly, the propagation speed of the ultrasonic wave fluctuates, and as a result, the propagation time also fluctuates. That is, when the ultrasonic vibrator receives vibration from the outside, the propagation time of the ultrasonic wave is affected and the accuracy of determining the state of the object is lowered. In particular, when the ultrasonic measuring device is miniaturized, the space for propagating the ultrasonic waves becomes smaller and the propagation time of the ultrasonic waves becomes shorter, so that external vibration greatly affects the measurement of the propagation time.

そこで、本発明では、超音波振動子が外部から振動を受けても、超音波振動子の固定位置がずれないように、超音波振動子を筺体に固定することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to fix the ultrasonic vibrator to the housing so that the fixed position of the ultrasonic vibrator does not shift even if the ultrasonic vibrator receives vibration from the outside.

本発明のガス濃度計測装置は、円柱形状の超音波振動子と、前記超音波振動子を保持する筺体とを備えたガス濃度計測装置であって、前記超音波振動子を前記筺体に位置決めして固定する固定部を備え、前記固定部は、前記超音波振動子の外周面に設けられ、前記超音波振動子の周方向に延在する振動子嵌合部と、前記筺体に設けられ、前記振動子嵌合部と嵌合する筺体嵌合部と、を有し、前記筐体は、前記筐体の内外を通気する通気孔と、前記超音波振動子から発せられた超音波を反射する反射面と、を有し、前記振動子嵌合部は突条または溝であり、前記筺体嵌合部は前記振動子嵌合部に対応する溝または突条であることを特徴とする。望ましくは、前記筺体嵌合部は、前記振動子嵌合部を径方向から挟み込む一対の湾曲部材である。 The gas concentration measuring device of the present invention is a gas concentration measuring device including a cylindrical ultrasonic vibrator and a housing for holding the ultrasonic vibrator, and positions the ultrasonic vibrator on the housing. The fixing portion is provided on the outer peripheral surface of the ultrasonic vibrator, and is provided on the vibrator fitting portion extending in the circumferential direction of the ultrasonic vibrator and the housing. It has a housing fitting portion that fits with the vibrator fitting portion, and the housing reflects ventilation holes that ventilate the inside and outside of the housing and ultrasonic waves emitted from the ultrasonic vibrator. a reflective surface, was closed, the vibrator engaging portion is projections or grooves, wherein the housing fitting portion is a groove or ridge corresponds to the vibrator fitting portion. Desirably, the housing fitting portion is a pair of curved members that sandwich the vibrator fitting portion in the radial direction.

また、本発明は、円柱形状の超音波振動子と、前記超音波振動子を保持する筺体とを備えたガス濃度計測装置であって、前記超音波振動子を前記筺体に位置決めして固定する固定部を備え、前記固定部は、前記超音波振動子の外周面に設けられ、前記超音波振動子の周方向に延在する振動子嵌合部と、前記筺体に設けられ、前記振動子嵌合部と嵌合する筺体嵌合部と、を有し、前記筐体は、前記筐体の内外を通気する通気孔と、前記超音波振動子から発せられた超音波を反射する反射面と、を有し、前記筺体嵌合部は、前記振動子嵌合部を径方向から挟み込む一対の湾曲部材であることを特徴とする。 Further, the present invention is a gas concentration measuring device including a cylindrical ultrasonic vibrator and a housing for holding the ultrasonic vibrator, and the ultrasonic vibrator is positioned and fixed to the housing. A fixed portion is provided, and the fixed portion is provided on the outer peripheral surface of the ultrasonic vibrator and extends in the circumferential direction of the ultrasonic vibrator, and is provided on the housing and the vibrator. The housing has a housing fitting portion that fits with the fitting portion, and the housing has a ventilation hole that ventilates the inside and outside of the housing and a reflective surface that reflects ultrasonic waves emitted from the ultrasonic vibrator. The housing fitting portion is a pair of curved members that sandwich the vibrator fitting portion in the radial direction.

また、前記振動子嵌合部と前記筺体嵌合部との間に、振動を抑制する弾性部材を設けたことを特徴とする。また、前記振動子嵌合部は、前記超音波振動子の軸方向において、前記超音波振動子の振動面から所定の距離に設けられていることを特徴とする。 Further, it is characterized in that an elastic member that suppresses vibration is provided between the vibrator fitting portion and the housing fitting portion. Further, the vibrator fitting portion is provided at a predetermined distance from the vibration surface of the ultrasonic vibrator in the axial direction of the ultrasonic vibrator.

本発明によれば、超音波振動子が外部から振動を受けても、超音波振動子の位置ずれが防止されるので、超音波の伝搬時間を正確に計測することができる。このため、超音波振動子が振動を受けるような場所であっても、ガス濃度計測装置を使用することができ、ガス濃度計測装置の使用範囲を拡げることができる。 According to the present invention, even if the ultrasonic vibrator receives vibration from the outside, the displacement of the ultrasonic vibrator is prevented, so that the propagation time of the ultrasonic wave can be accurately measured. Therefore, the gas concentration measuring device can be used even in a place where the ultrasonic vibrator receives vibration, and the range of use of the gas concentration measuring device can be expanded.

超音波計測装置の分解斜視図である。It is an exploded perspective view of the ultrasonic measuring apparatus. 超音波振動子、アナログPCB及びインナーシャーシの分解斜視図である。It is an exploded perspective view of an ultrasonic vibrator, an analog PCB, and an inner chassis. 超音波振動子の保持構造を説明する図であり、(a)は超音波計測装置の概略平面図を示し、(b)は(a)のA−A断面図を示す。It is a figure explaining the holding structure of an ultrasonic oscillator, (a) shows the schematic plan view of the ultrasonic measuring apparatus, (b) shows the cross-sectional view of AA of (a). 図3のB部の拡大図である。It is an enlarged view of the part B of FIG. 超音波計測装置の変形例を示す超音波振動子の概略側面図である。It is a schematic side view of the ultrasonic oscillator which shows the modification of the ultrasonic measuring apparatus.

本実施形態における超音波計測装置1は、例えば、車両に搭載されて車両におけるガス漏れ等を検出するために用いられる。図1に示すように、超音波計測装置1は、超音波計測装置1の筺体を構成する箱形状のフロントケース10と、フロントケース10に収容されるPCBユニット20と、フロントケース10の開口部を閉塞するリアカバー30とを備えている。 The ultrasonic measuring device 1 in the present embodiment is mounted on a vehicle and is used for detecting a gas leak or the like in the vehicle, for example. As shown in FIG. 1, the ultrasonic measuring device 1 includes a box-shaped front case 10 constituting the housing of the ultrasonic measuring device 1, a PCB unit 20 housed in the front case 10, and an opening of the front case 10. It is provided with a rear cover 30 that closes the door.

フロントケース10の側面には、フロントケース10の内外を通気する一対の側方通気孔11,11が設けられている。側方通気孔11,11には、水等の浸入を抑制する蓋12,12がそれぞれ取り付けられている。また、フロントケース10の内側面には、超音波を反射する反射面13が形成されている。 A pair of side ventilation holes 11 and 11 for ventilating the inside and outside of the front case 10 are provided on the side surface of the front case 10. Lids 12 and 12 for suppressing the ingress of water and the like are attached to the side ventilation holes 11 and 11, respectively. Further, a reflecting surface 13 that reflects ultrasonic waves is formed on the inner surface of the front case 10.

PCBユニット20は、アナログPCB(PrintedCircuit Board)21と、アナログPCB21に接続される一対の超音波振動子22,23と、デジタルPCB24と、アナログPCB21、超音波振動子22,23、デジタルPCB24を保持するインナーシャーシ25とを備えている。 The PCB unit 20 holds an analog PCB (Printed Circuit Board) 21, a pair of ultrasonic vibrators 22 and 23 connected to the analog PCB 21, a digital PCB 24, an analog PCB 21, an ultrasonic vibrator 22, 23, and a digital PCB 24. The inner chassis 25 is provided.

アナログPCB21は、超音波振動子22,23を駆動するとともに、超音波振動子22,23からの信号を処理する回路基板である。 The analog PCB 21 is a circuit board that drives the ultrasonic vibrators 22 and 23 and processes signals from the ultrasonic vibrators 22 and 23.

超音波振動子22,23は円柱形状であり、内部に圧電素子やバッキング部材が組み込まれている。また、図2に示すように、超音波振動子22,23の一端面には、超音波振動子22,23の圧電素子への電圧供給や信号出力を行うための接続ピン22a,23aが設けられている。 The ultrasonic vibrators 22 and 23 have a cylindrical shape, and a piezoelectric element and a backing member are incorporated therein. Further, as shown in FIG. 2, connection pins 22a and 23a for supplying voltage and outputting signals to the piezoelectric elements of the ultrasonic oscillators 22 and 23 are provided on one end surfaces of the ultrasonic oscillators 22 and 23. Has been done.

超音波振動子22,23は、超音波を発する先端が互いに近接するように傾いてそれぞれ配置されている。一方の超音波振動子22の振動面26から超音波を発して、フロントケース10の反射面13で反射した超音波を他方の超音波振動子23が受信する。この超音波の伝搬速度(伝搬時間)を計測して、この伝搬速度の変化に基づいて、フロントケース10の内部のガス等の気体の濃度を判断する。 The ultrasonic vibrators 22 and 23 are arranged so as to be inclined so that the tips for emitting ultrasonic waves are close to each other. Ultrasonic waves are emitted from the vibrating surface 26 of one ultrasonic vibrator 22, and the ultrasonic waves reflected by the reflecting surface 13 of the front case 10 are received by the other ultrasonic vibrator 23. The propagation speed (propagation time) of this ultrasonic wave is measured, and the concentration of a gas such as a gas inside the front case 10 is determined based on the change in the propagation speed.

デジタルPCB24は、アナログPCB21からの信号を処理して外部に出力し、また、信号を生成してアナログPCB21に入力する。 The digital PCB 24 processes the signal from the analog PCB 21 and outputs it to the outside, and also generates a signal and inputs it to the analog PCB 21.

インナーシャーシ25は、フロントケース10に位置決めされて固定されている。インナーシャーシ25は、フロントケース10に固定されることにより超音波計測装置1の筺体の一部を構成している。インナーシャーシ25は、一方側からアナログPCB21が取り付けられるとともに、他方側からデジタルPCB24が取り付けられる枠25aと、超音波振動子22,23を保持する保持部25bとを備えている。 The inner chassis 25 is positioned and fixed to the front case 10. The inner chassis 25 is fixed to the front case 10 to form a part of the housing of the ultrasonic measuring device 1. The inner chassis 25 includes a frame 25a to which the analog PCB 21 is attached from one side and the digital PCB 24 to be attached from the other side, and a holding portion 25b for holding the ultrasonic vibrators 22 and 23.

リアカバー30は、フロントケース10の開口部を覆って、フロントケース10を密閉する。リアカバー30には、フロントケース10の内部に気体を導入する通気孔31が設けられている。通気孔31には、格子状の複数の開口を有するカバー32が取り付けられている。 The rear cover 30 covers the opening of the front case 10 and seals the front case 10. The rear cover 30 is provided with a ventilation hole 31 for introducing a gas inside the front case 10. A cover 32 having a plurality of lattice-shaped openings is attached to the ventilation holes 31.

このように、超音波計測装置1では、外気がリアカバー30の通気孔31からフロントケース10の内部に流入する。流入した気体に対して、超音波振動子22から反射面13に向けて超音波が発せられて、反射面13で反射した超音波が超音波振動子23で受信される。この間の超音波の伝搬時間に基づいて、流入した気体のガス濃度を判断することにより、ガス漏れの有無を判定する。 In this way, in the ultrasonic measuring device 1, the outside air flows into the inside of the front case 10 through the ventilation holes 31 of the rear cover 30. Ultrasonic waves are emitted from the ultrasonic vibrator 22 toward the reflecting surface 13 with respect to the inflowing gas, and the ultrasonic waves reflected by the reflecting surface 13 are received by the ultrasonic vibrator 23. The presence or absence of gas leakage is determined by determining the gas concentration of the inflowing gas based on the propagation time of the ultrasonic waves during this period.

次に、超音波振動子22,23の固定構造について図1〜5を参照して説明する。図2は、図1におけるPCBユニット20を上下反転した状態を示している。なお、デジタルPCB24の図示を省略している。 Next, the fixed structures of the ultrasonic vibrators 22 and 23 will be described with reference to FIGS. 1 to 5. FIG. 2 shows a state in which the PCB unit 20 in FIG. 1 is turned upside down. The digital PCB 24 is not shown.

図2に示すように、インナーシャーシ25の枠25aは、アナログPCB21の形状に対応した形状である。インナーシャーシ25の枠25aには、アナログPCB21の位置決め孔21a,21aに係合する位置決めピン25c、25cが設けられている。また、アナログPCB21が取り付けられたときに、アナログPCB21を係止する爪25d、25dも設けられている。このため、アナログPCB21は、インナーシャーシ25の枠25aに取り付けられたとき、位置決めピン25c、25cに位置決めされて、爪25d、25dによって保持される。 As shown in FIG. 2, the frame 25a of the inner chassis 25 has a shape corresponding to the shape of the analog PCB 21. The frame 25a of the inner chassis 25 is provided with positioning pins 25c and 25c that engage with the positioning holes 21a and 21a of the analog PCB 21. Further, claws 25d and 25d for locking the analog PCB 21 when the analog PCB 21 is attached are also provided. Therefore, when the analog PCB 21 is attached to the frame 25a of the inner chassis 25, it is positioned by the positioning pins 25c and 25c and held by the claws 25d and 25d.

アナログPCB21の一端部の両面には、超音波振動子22,23の接続ピン22a,23aが電気的に接続される回路配線21b,21bが設けられている。なお、図2においては一面側の回路配線21b,21bを図示し、他面側の回路配線は見えていない。超音波振動子22,23の接続ピン22a,23aは、同様の構成であるので、以下、超音波振動子22の接続ピン22aについて説明する。 Circuit wirings 21b and 21b to which connection pins 22a and 23a of the ultrasonic vibrators 22 and 23 are electrically connected are provided on both sides of one end of the analog PCB 21. In FIG. 2, the circuit wirings 21b and 21b on the one side are shown, and the circuit wirings on the other side are not visible. Since the connection pins 22a and 23a of the ultrasonic vibrators 22 and 23 have the same configuration, the connection pins 22a of the ultrasonic vibrator 22 will be described below.

接続ピン22aは超音波振動子22の端面から5本延出されており、これら5本の接続ピン22aは3本と2本とに2列配列されている。1列目には3本の接続ピン22aが配列されており、2列目には2本の接続ピン22aが配列されている。1列目の接続ピン22aと2列目の接続ピン22aとの間隔は、アナログPCB21の厚さと略同じに設定されている。すなわち、1列目の接続ピン22aと2列目の接続ピン22aとでアナログPCB21を表裏面から挟み込んでいる。この状態において、各接続ピン22aを回路配線21bにそれぞれはんだ付けすることによって、超音波振動子22がアナログPCB21に電気的に接続されるとともに固定される。 Five connecting pins 22a extend from the end face of the ultrasonic vibrator 22, and these five connecting pins 22a are arranged in two rows of three and two. Three connecting pins 22a are arranged in the first row, and two connecting pins 22a are arranged in the second row. The distance between the connection pin 22a in the first row and the connection pin 22a in the second row is set to be substantially the same as the thickness of the analog PCB 21. That is, the analog PCB 21 is sandwiched between the connection pins 22a in the first row and the connection pins 22a in the second row from the front and back surfaces. In this state, by soldering each connection pin 22a to the circuit wiring 21b, the ultrasonic vibrator 22 is electrically connected to and fixed to the analog PCB 21.

超音波振動子22,23の外周面には、周方向に沿って全周に亘って振動子嵌合部としての溝22b,23bが形成されている。溝22b,23bは、超音波振動子22,23の圧電素子が埋設されている部分以外、すなわち、超音波振動子22,23の軸方向において、圧電素子の後方の周面に形成されている。つまり、超音波振動子22,23の中央部、または、接続ピン22a,23a側の周面に形成されている。 Grooves 22b and 23b as vibrator fitting portions are formed on the outer peripheral surfaces of the ultrasonic vibrators 22 and 23 over the entire circumference along the circumferential direction. The grooves 22b and 23b are formed on the peripheral surface behind the piezoelectric elements other than the portion where the piezoelectric elements of the ultrasonic vibrators 22 and 23 are embedded, that is, in the axial direction of the ultrasonic vibrators 22 and 23. .. That is, it is formed on the central portion of the ultrasonic vibrators 22 and 23 or on the peripheral surface on the connection pins 22a and 23a side.

一方、枠25aの回路配線21b,21bに対応する縁には、保持部25bが設けられている。保持部25bは、超音波振動子22,23の外周面に沿った湾曲面25e,25eを有している。この湾曲面25e,25eには、剛性を向上するための複数のリブが設けられている。また、湾曲面25e,25eには、超音波振動子22,23の位置決めを行うとともに、超音波振動子22,23を固定するための筺体嵌合部としての突条25f,25fが設けられている。 On the other hand, a holding portion 25b is provided on the edge of the frame 25a corresponding to the circuit wirings 21b and 21b. The holding portion 25b has curved surfaces 25e and 25e along the outer peripheral surfaces of the ultrasonic vibrators 22 and 23. The curved surfaces 25e and 25e are provided with a plurality of ribs for improving the rigidity. Further, the curved surfaces 25e and 25e are provided with ridges 25f and 25f as housing fitting portions for positioning the ultrasonic vibrators 22 and 23 and fixing the ultrasonic vibrators 22 and 23. There is.

突条25f,25fと溝22b,23bとは対応しており、溝22b,23bの幅は突条25f,25fの幅と略同じである。このため、超音波振動子22,23をインナーシャーシ25の保持部25bに取り付けることによって、超音波振動子22,23の溝22b,23bと、インナーシャーシ25の突条25f,25fとが互いに嵌り合うことによって、超音波振動子22,23がインナーシャーシ25の保持部25bに位置決めされて固定される。すなわち、超音波振動子22,23は、その軸方向に位置決めされるとともに、径方向にも位置決めされる。つまり、突条25f,25fと溝22b,23bとによって、超音波振動子22,23をインナーシャーシ25に位置決めして固定する固定部が構成されている。 The ridges 25f and 25f correspond to the grooves 22b and 23b, and the widths of the grooves 22b and 23b are substantially the same as the widths of the ridges 25f and 25f. Therefore, by attaching the ultrasonic vibrators 22 and 23 to the holding portion 25b of the inner chassis 25, the grooves 22b and 23b of the ultrasonic vibrators 22 and 23 and the ridges 25f and 25f of the inner chassis 25 are fitted to each other. By fitting, the ultrasonic vibrators 22 and 23 are positioned and fixed to the holding portion 25b of the inner chassis 25. That is, the ultrasonic vibrators 22 and 23 are positioned in the axial direction as well as in the radial direction. That is, the ridges 25f and 25f and the grooves 22b and 23b form a fixing portion for positioning and fixing the ultrasonic vibrators 22 and 23 to the inner chassis 25.

また、図1に示すように、フロントケース10の超音波振動子22,23に対応する位置には、インナーシャーシ25の湾曲面25e,25eと同様の湾曲面10a,10aが形成されている。この湾曲面10a,10aには、インナーシャーシ25の湾曲面25e,25eに形成されているリブ及び突条25f,25fと同様のリブ及び突条10b,10bがそれぞれ形成されている。 Further, as shown in FIG. 1, curved surfaces 10a and 10a similar to the curved surfaces 25e and 25e of the inner chassis 25 are formed at positions corresponding to the ultrasonic vibrators 22 and 23 of the front case 10. The curved surfaces 10a and 10a are formed with ribs formed on the curved surfaces 25e and 25e of the inner chassis 25, ribs similar to the ridges 25f and 25f, and ridges 10b and 10b, respectively.

よって、超音波振動子22,23は、インナーシャーシ25の突条25f,25fと、フロントケース10の突条10b,10bとによって、その上下方向、すなわち、径方向から挟まれて固定される。 Therefore, the ultrasonic vibrators 22 and 23 are sandwiched and fixed in the vertical direction, that is, in the radial direction by the ridges 25f and 25f of the inner chassis 25 and the ridges 10b and 10b of the front case 10.

このように、超音波振動子22,23の外周面に溝22b,23bを設けるとともに、この溝22b,23bに嵌合する突条25f,25fをインナーシャーシ25に設けて、この溝22b,23bと突条25f,25fとの嵌合により、超音波振動子22,23を筺体であるインナーシャーシ25に位置決めして固定するので、超音波振動子22,23の位置決めを高精度に行うことができる。また、超音波振動子22,23が位置ずれしないように、しっかりとインナーシャーシ25に固定することができる。 In this way, the grooves 22b and 23b are provided on the outer peripheral surfaces of the ultrasonic vibrators 22 and 23, and the ridges 25f and 25f that fit into the grooves 22b and 23b are provided on the inner chassis 25, and the grooves 22b and 23b are provided. By fitting the ridges 25f and 25f together, the ultrasonic vibrators 22 and 23 are positioned and fixed to the inner chassis 25 which is the housing, so that the ultrasonic vibrators 22 and 23 can be positioned with high accuracy. it can. Further, the ultrasonic vibrators 22 and 23 can be firmly fixed to the inner chassis 25 so as not to be displaced.

また、インナーシャーシ25の突条25f,25fとフロントケース10の突条10b,10bとによって、超音波振動子22,23を挟み込んで保持固定するので、さらに、超音波振動子22,23を、超音波計測装置1の筺体(インナーシャーシ25及びフロントケース10)に強固に固定することができる。 Further, since the ultrasonic vibrators 22 and 23 are sandwiched and held and fixed by the ridges 25f and 25f of the inner chassis 25 and the ridges 10b and 10b of the front case 10, the ultrasonic vibrators 22 and 23 are further supported. It can be firmly fixed to the housing (inner chassis 25 and front case 10) of the ultrasonic measuring device 1.

さらに、インナーシャーシ25の突条25f,25fが形成されている湾曲面25e,25eと、フロントケース10の突条10b,10bが設けられている湾曲面10a,10aは、リブによって補強されているので剛性が高く、超音波振動子22,23が位置ずれしないように固定することができる。 Further, the curved surfaces 25e and 25e on which the ridges 25f and 25f of the inner chassis 25 are formed and the curved surfaces 10a and 10a on which the ridges 10b and 10b of the front case 10 are provided are reinforced by ribs. Therefore, the rigidity is high, and the ultrasonic vibrators 22 and 23 can be fixed so as not to be displaced.

このため、超音波振動子22,23が外部から振動を受けても、超音波振動子22,23の位置ずれが防止されるので、超音波の伝搬時間を正確に計測することができる。その結果、超音波振動子22,23が振動を受けるような場所であっても、超音波計測装置1を使用することができ、超音波計測装置1の使用範囲を拡げることができる。 Therefore, even if the ultrasonic vibrators 22 and 23 receive vibration from the outside, the displacement of the ultrasonic vibrators 22 and 23 is prevented, so that the propagation time of the ultrasonic waves can be accurately measured. As a result, the ultrasonic measuring device 1 can be used even in a place where the ultrasonic vibrators 22 and 23 are subject to vibration, and the range of use of the ultrasonic measuring device 1 can be expanded.

また、超音波振動子22,23の振動面26またはその付近で超音波振動子22,23を強固に保持固定すると振動面26の振動が妨げられるが、本実施形態では、溝22b,23bを、超音波振動子22,23の振動面26から、超音波振動子22,23を強固に保持固定しても振動面26の振動を妨げない、超音波振動子22,23の外周面上の所定の距離に形成しているので、振動面26の振動を妨げることなく、かつ、超音波振動子22,23の強固な固定を実現することができる。 Further, if the ultrasonic vibrators 22 and 23 are firmly held and fixed at or near the vibration surfaces 26 of the ultrasonic vibrators 22 and 23, the vibration of the vibration surface 26 is hindered. However, in the present embodiment, the grooves 22b and 23b are formed. On the outer peripheral surface of the ultrasonic vibrators 22 and 23, the vibration of the vibrating surface 26 is not hindered even if the vibration surfaces 26 of the ultrasonic vibrators 22 and 23 are firmly held and fixed. Since it is formed at a predetermined distance, it is possible to realize firm fixing of the ultrasonic vibrators 22 and 23 without interfering with the vibration of the vibrating surface 26.

なお、超音波振動子22,23の外周面に突条を形成し、インナーシャーシ25の湾曲面25e,25e及びフロントケース10の湾曲面10a,10aに溝を形成しても、上述した効果と同様の効果を得ることができる。 Even if a ridge is formed on the outer peripheral surfaces of the ultrasonic vibrators 22 and 23 and a groove is formed on the curved surfaces 25e and 25e of the inner chassis 25 and the curved surfaces 10a and 10a of the front case 10, the above-mentioned effect can be obtained. A similar effect can be obtained.

次に、超音波振動子22,23の保持構造の変形例について説明する。図5に示すように、超音波振動子22の外周面には、円筒状のシリコーンゴム40(弾性部材)が装着されている。シリコーンゴム40は、超音波振動子22の溝22bに沿って密着している。また、シリコーンゴム40として振動を抑制する特性を有するものを使用する。 Next, a modified example of the holding structure of the ultrasonic vibrators 22 and 23 will be described. As shown in FIG. 5, a cylindrical silicone rubber 40 (elastic member) is mounted on the outer peripheral surface of the ultrasonic vibrator 22. The silicone rubber 40 is in close contact with the groove 22b of the ultrasonic vibrator 22. Further, the silicone rubber 40 having a property of suppressing vibration is used.

そして、このシリコーンゴム40を介して、超音波振動子22を、インナーシャーシ25及びフロントケース10に固定する。超音波振動子23についても同様にシリコーンゴム40を装着してインナーシャーシ25及びフロントケース10に固定する。 Then, the ultrasonic vibrator 22 is fixed to the inner chassis 25 and the front case 10 via the silicone rubber 40. Similarly, the ultrasonic rubber 40 is attached to the ultrasonic vibrator 23 and fixed to the inner chassis 25 and the front case 10.

このように、超音波振動子22,23を、シリコーンゴム40,40を介して固定することによって、外部からの振動がシリコーンゴム40,40によって抑制されて超音波振動子22,23に伝達することを低減できる。また、超音波振動子22,23自体の振動を筐体へ伝達することも低減できる。なお、シリコーンゴム40を溝22b,23bの部分のみに装着してもよい。 By fixing the ultrasonic vibrators 22 and 23 via the silicone rubbers 40 and 40 in this way, vibration from the outside is suppressed by the silicone rubbers 40 and 40 and transmitted to the ultrasonic vibrators 22 and 23. Can be reduced. Further, it is possible to reduce the transmission of the vibration of the ultrasonic vibrators 22 and 23 itself to the housing. The silicone rubber 40 may be attached only to the portions of the grooves 22b and 23b.

本実施形態における超音波計測装置1は、車両に搭載されるものとして説明したが、そのような用途以外にも、医療現場、工場施設等において携帯するポータブル計測装置として使用してもよい。また、ガス漏れの測定以外に、気体の温度、湿度、気圧、流速、ガスの組成の測定に用いてもよい。 Although the ultrasonic measuring device 1 in the present embodiment has been described as being mounted on a vehicle, it may be used as a portable measuring device to be carried at a medical site, a factory facility, or the like in addition to such an application. In addition to measuring gas leakage, it may be used for measuring gas temperature, humidity, atmospheric pressure, flow velocity, and gas composition.

1 超音波計測装置、10 フロントケース、10a 湾曲面、10b 突条、11 側方通気孔、12 蓋、13 反射面、20 PCBユニット、21 アナログPCB、21a 位置決め孔、21b 回路配線、22,23 超音波振動子、22a,23a 接続ピン、22b,23b 溝、24 デジタルPCB、25 インナーシャーシ、25a 枠、25b 保持部、25c 位置決めピン、25d 爪、25e 湾曲面、25f 突条、26 振動面、30 リアカバー、31 通気孔、32 カバー、40 シリコーンゴム。
1 Ultrasonic measuring device, 10 Front case, 10a curved surface, 10b ridge, 11 side vent, 12 lid, 13 reflective surface, 20 PCB unit, 21 analog PCB, 21a positioning hole, 21b circuit wiring, 22, 23 Ultrasonic transducer, 22a, 23a connection pin, 22b, 23b groove, 24 digital PCB, 25 inner chassis, 25a frame, 25b holding part, 25c positioning pin, 25d claw, 25e curved surface, 25f ridge, 26 vibrating surface, 30 rear cover, 31 vents, 32 covers, 40 silicone rubber.

Claims (5)

円柱形状の超音波振動子と、前記超音波振動子を保持する筺体とを備えたガス濃度計測装置であって、
前記超音波振動子を前記筺体に位置決めして固定する固定部を備え、
前記固定部は、
前記超音波振動子の外周面に設けられ、前記超音波振動子の周方向に延在する振動子嵌合部と、
前記筺体に設けられ、前記振動子嵌合部と嵌合する筺体嵌合部と、
を有し、
前記筐体は、
前記筐体の内外を通気する通気孔と、
前記超音波振動子から発せられた超音波を反射する反射面と、
を有し、
前記振動子嵌合部は突条または溝であり、前記筺体嵌合部は前記振動子嵌合部に対応する溝または突条であることを特徴とするガス濃度計測装置。
A gas concentration measuring device including a cylindrical ultrasonic vibrator and a housing for holding the ultrasonic vibrator.
A fixing portion for positioning and fixing the ultrasonic vibrator to the housing is provided.
The fixed part is
An oscillator fitting portion provided on the outer peripheral surface of the ultrasonic oscillator and extending in the circumferential direction of the ultrasonic oscillator,
A housing fitting portion provided on the housing and fitting with the vibrator fitting portion,
Have,
The housing is
Vents that ventilate the inside and outside of the housing,
A reflective surface that reflects ultrasonic waves emitted from the ultrasonic vibrator,
Have a,
A gas concentration measuring device, wherein the vibrator fitting portion is a ridge or a groove, and the housing fitting portion is a groove or a ridge corresponding to the vibrator fitting portion .
請求項1に記載のガス濃度計測装置において、
前記筺体嵌合部は、前記振動子嵌合部を径方向から挟み込む一対の湾曲部材であることを特徴とするガス濃度計測装置。
In the gas concentration measuring device according to claim 1 ,
The housing fitting portion is a gas concentration measuring device characterized by being a pair of curved members that sandwich the vibrator fitting portion in the radial direction.
円柱形状の超音波振動子と、前記超音波振動子を保持する筺体とを備えたガス濃度計測装置であって、A gas concentration measuring device including a cylindrical ultrasonic vibrator and a housing for holding the ultrasonic vibrator.
前記超音波振動子を前記筺体に位置決めして固定する固定部を備え、A fixing portion for positioning and fixing the ultrasonic vibrator to the housing is provided.
前記固定部は、The fixed part is
前記超音波振動子の外周面に設けられ、前記超音波振動子の周方向に延在する振動子嵌合部と、An oscillator fitting portion provided on the outer peripheral surface of the ultrasonic oscillator and extending in the circumferential direction of the ultrasonic oscillator,
前記筺体に設けられ、前記振動子嵌合部と嵌合する筺体嵌合部と、A housing fitting portion provided on the housing and fitting with the vibrator fitting portion,
を有し、Have
前記筐体は、The housing is
前記筐体の内外を通気する通気孔と、Vents that ventilate the inside and outside of the housing,
前記超音波振動子から発せられた超音波を反射する反射面と、A reflective surface that reflects ultrasonic waves emitted from the ultrasonic vibrator,
を有し、Have
前記筺体嵌合部は、前記振動子嵌合部を径方向から挟み込む一対の湾曲部材であることを特徴とするガス濃度計測装置。The gas concentration measuring device is characterized in that the housing fitting portion is a pair of curved members that sandwich the vibrator fitting portion in the radial direction.
請求項1〜3のいずれか一項に記載のガス濃度計測装置であって、
前記振動子嵌合部と前記筺体嵌合部との間に、振動を抑制する弾性部材を設けたことを特徴とするガス濃度計測装置。
The gas concentration measuring device according to any one of claims 1 to 3.
A gas concentration measuring device characterized in that an elastic member that suppresses vibration is provided between the vibrator fitting portion and the housing fitting portion.
請求項1〜4のいずれか一項に記載のガス濃度計測装置であって、
前記振動子嵌合部は、前記超音波振動子の軸方向において、前記超音波振動子の振動面から所定の距離に設けられていることを特徴とするガス濃度計測装置。
The gas concentration measuring device according to any one of claims 1 to 4.
The gas concentration measuring device is characterized in that the vibrator fitting portion is provided at a predetermined distance from the vibration surface of the ultrasonic vibrator in the axial direction of the ultrasonic vibrator.
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