JPH08178942A

JPH08178942A - 超音波式流速・流量計測装置

Info

Publication number: JPH08178942A
Application number: JP6337134A
Authority: JP
Inventors: Ryuichi Kubo; 久保　　竜一; Motoo Toyama; 元夫外山; Kazuhiro Inoue; 和裕井上
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1994-12-26
Filing date: 1994-12-26
Publication date: 1996-07-12

Abstract

(57)【要約】【目的】超音波式流速・流量測定装置において、本体
をなすケーシングをシリコン材料によって形成し、微小
流量を測定できる測定装置を低コストで製造できる。【構成】ケーシング２を下側流路形成部材９と上側流
路形成部材１０とから構成し、下側流路形成部材９には
凹溝１１，１１，…と発信素子６を形成し、上側流路形
成部材１０には凸部１２，１２，…と受信素子７，８を
形成すると共に、流入口４，流出口５を形成する。そし
て、部材９，１０を合わせることにより、Ｖ字状流路３
が形成され、この流路３内を被測流体が流れるときの順
方向の伝搬速度と、逆方向の伝搬速度の差から被測流体
の流量を検出する。また、シリコンウェハにより多数個
製造でき、かつ微小流量の測定ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被測流体の流速または
流量を測定する超音波式流速・流量計測装置に関し、特
に微小流量を精密に測定することのできる超音波式流速
・流量計測装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、超音波式流速・流量計測装置の
測定原理は、大別すると２つの方式に分けられ、流速の
変化によって超音波の伝搬速度が変化することを利用す
る第１の方式と、流体中に含まれる微小な異物（反射物
体）の移動速度によって生じる超音波のドップラー効果
を利用する第２の方式とがある。

【０００３】そして、前者の測定原理によるものを超音
波伝搬時間変化法と呼び、流速の測定は主に超音波パル
スの伝搬経路の平均流速（測線上の平均流速）となる。
この方式の中には、伝搬時間の変化を利用した幾つかの
測定方式がある。

【０００４】一方、後者の測定原理によるものを超音波
ドップラー効果法と呼び、流速測定は主に超音波ビーム
の交差領域の流速（ほぼ点流速）となる。

【０００５】また、超音波伝搬時間変化法中のシングア
ラウンド法による流量計としては、特開昭５７−２０６
１４号公報（以下従来技術という）に記載されているも
のが知られている。

【０００６】そして、この従来技術による流量計では、
配管の外部に１組切換方式の送受信素子から超音波が媒
質（被測流体）の流れに対して斜めの角度をなして入射
するように配設し、送受信素子を切換えて流れ方向に対
する超音波の順方向伝搬速度と逆方向伝搬速度とを検出
し、この差に基づいて流速または流量（以下、単に流量
という）を測定する。

【０００７】そして、この流量計では、流れを妨げるこ
となく流量の測定ができ、超音波が伝わる被測流体であ
れば測定が可能で、高粘度流体、非導電流体、気体等の
流量を測定することもできる。さらに、応用範囲として
は小さいものでは血液の流量測定から大きいものでは河
川等の流量測定等広い範囲での測定を可能とすることが
できる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来技術による超音波式流速・流量計測装置は、配管自体
がある程度の大きさとなり、さらに外側に超音波の送受
信素子を配設しているために、流量計自体の構造が大き
くなる。このため、流量が微小流量のときの測定は不可
能であった。

【０００９】また、超音波が流れ方向に対して斜め方向
に伝搬されているから、流量を正確に測定することがで
きないという問題がある。

【００１０】本発明は上述した従来技術による問題点に
鑑みなされたもので、本発明は微小量の被測流体の流速
または流量を正確に測定できると共に、小型で製造が容
易な超音波式流速・流量計測装置を提供することを目的
としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために請求項１の発明による超音波式流速・流量計測装
置は、被測流体を測定するための本体をなすケーシング
と、該ケーシング内にＶ字状に折り曲がって形成され、
流入口と流出口にそれぞれ連通するＶ字状流路と、該Ｖ
字状流路の折曲げ部に設けられ、超音波を発信する発信
素子と、前記Ｖ字状流路の流入口と流出口に設けられ、
該発信素子からの超音波を受信する受信素子とから構成
したことにある。

【００１２】請求項２の発明では、前記発信素子と受信
素子は、圧電体の両面に電極板を配設した３層構造とし
たことにある。

【００１３】請求項３の発明では、前記ケーシングは、
Ｖ字状の凹溝が形成された第１の板体と、Ｖ字状の凸部
が形成された第２の板体とを重ね合わせることにより形
成したことにある。

【００１４】請求項４の発明では、前記ケーシングを形
成する２枚の板体は、シリコン材料によって形成したこ
とにある。

【００１５】

【作用】請求項１の発明では、Ｖ字状流路の折曲げ部に
１個の発信素子を設け、流入口、流出口となる両端側に
受信素子をそれぞれ設けたから、発信素子と流出口側の
受信素子によって被測流体の流れ方向に対して順方向と
なる超音波の流れと、発信素子と流入口側の受信素子に
よって被測流体の流れ方向に対して逆方向となる超音波
の流れを形成でき、超音波の流れに対する順方向伝搬速
度と逆方向伝搬速度を検出し、その差から流速または流
量を正確に検出できる。

【００１６】請求項２の発明では、前記発信素子と受信
素子は、圧電体の両面に電極板を配設した３層構造とし
たから、パターンニング技術を用いることによって素子
を薄膜でかつ小さくすることができる。

【００１７】請求項３の発明では、第１の板体にＶ字状
の凹溝を形成し、第２の板体にＶ字状の凸部を形成し、
各板体を合わせることにより、凹溝と凸部との間にＶ字
状流路を形成することができる。

【００１８】請求項４の発明では、前記板体をシリコン
材料によって形成することにより、Ｖ字状の凹溝、Ｖ字
状の凸部をシリコンの異方性エッチングによって容易に
形成することができ、このとき作られるケーシングは小
さくすることができる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１ないし図１９に
基づき説明する。

【００２０】図中、１は本実施例による超音波式流速・
流量計測装置、２は該超音波式流速・流量計測装置１の
外形をなし、被測流体を測定するための本体となるケー
シングを示し、該ケーシング２は後述するシリコン材料
からなる下側流路形成部材９と上側流路形成部材１０と
から構成されている。

【００２１】３はケーシング２に台形状に形成されたＶ
字状流路を示し、該Ｖ字状流路３の形状から中央部が開
き角度が１０９．４度（５４．７度×２）となった折曲
げ部３Ａ、両端が先端部３Ｂ，３Ｃとなり、該先端部３
Ｂ，３Ｃには流入口４，流出口５がそれぞれ形成されて
いる。

【００２２】６は発信素子を示し、該発信素子６は前記
Ｖ字状流路３の折曲げ部３Ａ外側に位置して着膜形成さ
れている。７，８は受信素子を示し、該受信素子７，８
は前記流入口４，流出口５の近傍位置、即ちＶ字状流路
３の先端部３Ｂ，３Ｃ外側に位置してそれぞれ着膜形成
され、該受信素子７は被測流体の上流側に位置し、受信
素子８は下流側に位置している。

【００２３】９はケーシング２を構成する第１の板体と
しての下側流路形成部材，１０は該下側流路形成部材９
と合わせることによりケーシング２を形成する第２の板
体としての上側流路形成部材をそれぞれ示し、該下側流
路形成部材９にはＶ字状（台形状）の凹溝１１，１１，
…が形成され、上側流路形成部材１０にはＶ字状（台形
状）の凸部１２，１２，…が形成され、該各凸部１２は
隣接する凸部１２の上底１２Ａの大きさが異なってい
る。

【００２４】ここで、前記発信素子６は凹溝１１の底部
１１Ａ外側に位置して着膜形成され、受信素子７，８は
各凸部１２間の底部１２Ｂ，１２Ｂ外側に位置して着膜
形成されている。また、該底部１２Ｂ，１２Ｂの凸部１
２側には受信素子７，８が着膜形成され、凸部１２外側
には流入口４，流出口５が穿設されている。

【００２５】さらに、発信素子６、受信素子７と８は、
発信素子６を例に挙げて示す図３のように、底部１１Ａ
（１２Ｂ）上に着膜形成され、例えば水晶，ＺｎＯ，Ｐ
ＺＴ，ＰｂＴｉＯ₃ 等の圧電体６Ａ（７Ａ，８Ａ）と、
該圧電体６Ａ（７Ａ，８Ａ）の上側に位置した電極板６
Ｂ（７Ｂ，８Ｂ）と、下側に位置した電極板６Ｃ（７
Ｃ，８Ｃ）とからなる３層構造となっている。

【００２６】そして、発信素子６に例えば１０ＭＨｚの
周波数を印加することにより、発信素子６と下流側に位
置した受信素子８では、該発信素子６から発信した超音
波を受信素子８によって検出することにより、流速を
Ｖ、音速をＣとすると、被測流体の流れ方向に対して順
方向となる超音波の遅延時間（Ｃ＋Ｖ）を検出する。一
方、発信素子６と上流側に位置した受信素子７では、該
発信素子６から発信した超音波を受信素子７によって検
出することにより、被測流体の流れ方向に対して逆方向
となる超音波の遅延時間（Ｃ−Ｖ）を検出するようにな
っている。

【００２７】本実施例による超音波式流速・流量計測装
置１は上述の如くに構成されるが、被測流体の流れる配
管の途中に超音波式流速・流量計測装置１を設け、該超
音波式流速・流量計測装置１に流れ込む流体は、流入口
４からケーシング２内に流れ込み、Ｖ字状流路３内を矢
示方向に流通して流出口５から配管に放出される。

【００２８】一方、前記Ｖ字状流路３に配設された素子
６，７，８においては、発信素子６と下流側に位置した
受信素子８によって、被測流体の流れ方向に対して順方
向となる超音波の伝搬経路を形成し、発信素子６と上流
側に位置した受信素子７によって、被測流体の流れ方向
に対して逆方向となる超音波の伝搬経路を形成する。そ
して、順方向の伝搬時間と逆方向の伝搬時間の差から被
測流体の流量を測定することができる。

【００２９】次に、上述した超音波式流速・流量計測装
置１の製造方法を図４ないし図１８に示す。

【００３０】まず、図４ないし図９を参照しつつ下側流
路形成部材９の製造について説明する。

【００３１】図４中、２１は第１の板体となるシリコン
ウェハを示し、該シリコンウェハ２１はその表面の結晶
方向が（１００）面となるように形成されている。ま
た、該シリコンウェハ２１の下面２１Ａと上面２１Ｂに
はＣＶＤ法、熱酸化法等の手段を用いて二酸化珪素膜２
２，２３が形成されている。さらに、該二酸化珪素膜２
２，２３上にはフォトレジスト２４，２５が塗布されて
いる。

【００３２】図５に示すパターンニング工程ではフォト
リソグラフィー技術を用い、予め下面２１Ａに塗布され
たフォトレジスト２４にフォトマスク（凹溝１１に対応
する複数個の正方形以外の部分、即ちエッチングによっ
て溶解しない部分を覆うように形成したもの）を介して
露光機（いずれも図示せず）等を用いてフォトレジスト
２４を露光させ、該フォトレジスト２４の露光された部
分を溶解するエッチング処理を施す。この後に、二酸化
珪素膜２２，２３を溶解するエッチング処理を行ない、
さらにフォトレジスト２４，２５を除去する。これによ
り、二酸化珪素膜２４を複数個の凹溝１１に対応する位
置が開口し、シリコンウェハ２１の下面２１Ａが部分的
に露出するようにパターンニングすることができる。

【００３３】次に、図６の凹溝形成工程では、前記シリ
コンウェハ２１に異方性エッチングを施すことにより、
シリコンウェハ２１の下面２１Ａの露出した部分が溶解
され、斜面がシリコンの（１１１）面となる傾斜角度α
（α＝５４．７度）を有し、底部１１Ａが（１００）面
となる凹溝１１，１１，…が形成される。この後に、他
のエッチング処理によって二酸化珪素膜２２，２３を除
去する。なお、凹溝１１の底部１１Ａは正方形で一辺の
長さ寸法がＬ1 となっている。

【００３４】さらに、図７の発信素子６の形成工程で
は、前述したフォトリソグラフィー技術を用いて行な
い、前記シリコンウェハ２１の上面２１Ｂにおいて凹溝
１１の底部１１Ａとなる位置で開口するマスクによって
パターン加工し、この位置に下側の電極板６Ｃを配線等
のパターンと共に成膜形成し、次に圧電体６Ａを成膜し
イオンミリング等を用いてパターニングし、最後に上側
の電極板６Ｂを成膜・パターニングすることにより、シ
リコンウェハ２１の上面２１Ｂの所定位置に正方形状の
発信素子６を成膜形成することができる。

【００３５】これにより、図８および図９に示すよう
に、シリコンウェハ２１から複数個の凹溝１１と発信素
子６を有する下側流路形成部材９を形成することができ
る。

【００３６】次に、図１０ないし図１６に基づいて上側
流路形成部材１０の製造について説明する。

【００３７】図１０中、３１は第２の板体となるシリコ
ンウェハを示し、該シリコンウェハ３１は下側流路形成
部材９を形成するシリコンウェハ２１と同一構造となる
シリコンウェハが用いられ、該シリコンウェハ３１の下
面３１Ａと上面３１ＢにはＣＶＤ法、熱酸化法等の手段
を用いて二酸化珪素膜３２，３３が形成されている。さ
らに、該二酸化珪素膜３２，３３にはフォトレジスト３
４，３５が塗布されている。

【００３８】図１１に示すパターンニング工程ではフォ
トリソグラフィー技術を用い、予め下面３１Ａに塗布さ
れたフォトレジスト３４にフォトマスク（凸部１２の上
底１２Ａに対応する部分に一辺がＬ2 となる正方形と、
一辺がＬ2 ，他辺がＬ3 となる長方形とを形成したも
の）を介して露光機（いずれも図示せず）等を用いてフ
ォトレジスト３４を露光させ、該フォトレジスト３４の
露光された部分を溶解するエッチング処理を施した後
に、二酸化珪素膜３２，３３を溶解するエッチング処理
を行ない、さらにフォトレジスト３４，３５を除去す
る。これにより、二酸化珪素膜３４をシリコンウェハ３
１の下面３１Ａが部分的に露出し、凸部１２の上底１２
Ａに対応する位置を覆うようにパターンニングすること
ができる。

【００３９】次に、図１２の凸部形成工程では、前記シ
リコンウェハ３１に異方性エッチングを施すことによ
り、シリコンウェハ３１の下面３１Ａの露出した部分が
傾斜角度αを有するように溶解され、凸部１２，１２，
…が形成される。この後に、他のエッチング処理によっ
て二酸化珪素膜３２，３３も除去する。

【００４０】ここで、便宜上、図１５に示すように凸部
１２のうち、上底１２Ａの形状が一辺の長さ寸法がＬ2
となる正方形のものを大形凸部１２とし、上底１２Ａの
形状が一辺の長さ寸法がＬ2 ，他辺の長さ寸法がＬ3 と
なる長方形のものを小形凸部１２′とする。また、この
長さ寸法Ｌ2 ，Ｌ3 は前記下側流路形成部材９に形成さ
れた凹溝１１の底部１１Ａの長さ寸法Ｌ1 に対して数１
の関係にある。

【００４１】

【数１】Ｌ3 ＜Ｌ1 ＜Ｌ2

【００４２】さらに、図１３の受信素子７，８の形成工
程では、前述したフォトリソグラフィー技術を用いて行
ない、前記シリコンウェハ３１の上面３１Ｂにおいて各
凸部１２の間に位置した底部１２Ｂとなる位置で開口す
るマスクによってパターン加工し、この位置に下側の電
極板７Ｃ，８Ｃを配線等のパターンと共に成膜形成し、
次に圧電体７Ａ，８Ａを成膜しイオンミリング等を用い
てパターニングし、最後に上側の電極板７Ｂ，８Ｂを成
膜・パターニングすることにより、シリコンウェハ３１
の上面３１Ｂの所定位置に長方形状の受信素子７，８を
成膜形成することができる。

【００４３】さらにまた、図１４の流入口、流出口形成
工程でもフォトリソグラフィー技術と等方性エッチング
を用いて、流入口４、流出口５を形成する。

【００４４】これにより、図１５および図１６に示すよ
うに、シリコンウェハ３１によって複数の凸部１２と受
信素子７，８を有する上側流路形成部材１０を形成する
ことができる。

【００４５】さらに、図１７および図１８に示す接合工
程においては、下側流路形成部材９に上側流路形成部材
１０を重ねて直接接合を行なう。このとき、凹溝１１の
一辺がＬ1 となる正方形の底部１１Ａと大形凸部１２の
一辺の長さがＬ2 となる正方形の上底１２Ａとの関係か
ら、凹溝１１の斜面と大形凸部１２の斜面とが接合面と
なり、凹溝１１と小形凸部１２′との間には隙間が形成
され、これがＶ字状流路３となる。なお、図１８の断面
と直交する方向では、Ｖ字状流路３を形成する部分と大
形凸部１２とそれに対応した凹溝１１の底部１１Ａとの
間だけが空間となり、他の部分は凹溝１１の斜面と凸部
１２の斜面とが接合固定されている。

【００４６】そして、最後に、このように接合された下
側流路形成部材９と上側流路形成部材１０を、図１８の
一点鎖線で示す位置で切断することにより、複数個の超
音波式流速・流量計測装置１を製造でき、本実施例の場
合では１１個形成することができる。

【００４７】このように、本実施例による超音波式流速
・流量計測装置１では、ケーシング２にＶ字状流路３を
形成し、該Ｖ字状流路３の先端部３Ｂ，３Ｃに流入口
４，流出口５を形成すると共に、前記Ｖ字状流路３の折
曲げ部３Ａに発信素子６を、該流入口４，流出口５の近
傍に位置した先端部３Ｂ，３Ｃに受信素子７，８を形成
する構成としたから、発信素子６と受信素子７，発信素
子６と受信素子８との距離を同一寸法とすることがで
き、従来技術のように素子の送信、受信を切換えること
なく、１個の発信素子６と２個の受信素子７，８によっ
て、被測流体の流れと順方向となる超音波の順方向伝搬
経路と、被測流体の流れと逆方向となる超音波の逆方向
伝搬経路を容易に形成することができる。

【００４８】そして、従来技術と同様に、発信素子６か
ら発信された超音波が受信素子７で受信されるまでの逆
方向の遅延時間から逆方向伝搬速度を検出し、発信素子
６から発信された超音波が受信素子８で受信されるまで
の順方向の遅延時間から順方向伝搬速度を検出し、この
伝搬速度の差から被測流体の流量を高精度に検出するこ
とができる。

【００４９】また、発信素子６と受信素子７，８は、圧
電体６Ａ（７Ａ，８Ａ）の上面に電極板６Ｂ（７Ｂ，８
Ｂ）、下面に電極板６Ｃ（７Ｃ，８Ｃ）を配設した３層
構造としたから、パターンニング技術を用いることによ
って発信素子６と受光素子７を薄い膜状でしかも小さく
形成することができ、ケーシング２の外側に突出する部
分を小さし、超音波式流速・流量計測装置１の小型化を
図ることができる。

【００５０】また、ケーシング２を下側流路形成部材９
と上側流路形成部材１０とから構成し、該下側流路形成
部材９には複数個の凹溝１１，１１，…を形成し、上側
流路形成部材１０には複数個の凸部１２，１２，…（大
形凸部１２、小形凸部１２′）を形成し、下側流路形成
部材９と上側流路形成部材１０とを合わせることで、凹
溝１１と凸部１２との間にＶ字状流路３を交互に形成す
ることができる。

【００５１】しかも、凸部１２，１２，…を凹溝１１の
正方形の底部１１Ａよりも大きい上底１２Ａを有する大
形凸部１２と、小さい上底１２Ａを有する小形凸部１
２′とに分けて形成したから、接合面は凹溝１１と大形
凸部１２の傾斜面となり、Ｖ字状流路３を確実に形成す
ることができる。

【００５２】さらに、下側流路形成部材９と上側流路形
成部材１０とをシリコン材料によって形成することによ
り、凹溝１１、凸部１２をフォトリソグラフィー法とシ
リコンの異方性エッチングによって容易にかつ正確に形
成することができ、接合面も異方性エッチングにおける
シリコン（１１１）面として接合でき、この接合度を高
めることができる。また、シリコンのエッチングによっ
て超音波式流速・流量計測装置１を製造することによ
り、該超音波式流速・流量計測装置１の小型化を図るこ
とができる。そして、その形状は正確に形成でき、微小
流量も正確に検出することができる。

【００５３】また、シリコンウェハ２１によって下側流
路形成部材９を形成し、シリコンウェハ３１によって上
側流路形成部材１０を形成したから、一連の製造工程に
よって複数個の超音波式流速・流量計測装置１を製造す
ることができ、生産性を向上して製造コストの低減を図
ることができる。

【００５４】次に、図１９に本発明による第２の実施例
を示すに、本実施例の特徴は、下側流路形成部材９，上
側流路形成部材１０の外側となる部分に酸化膜，窒化膜
等の絶縁薄膜９Ａ，１０Ａをそれぞれ形成したもので、
該絶縁薄膜９Ａ，１０Ａによって図６の凹溝形成工程、
図１２の凸部形成工程において、絶縁薄膜９Ａ，１０Ａ
によってエッチングがそれ以上すすむのを防止するもの
である。なお、前記第１の実施例と同一の構成要素に同
一の符号を付し、その説明を省略するものとする。

【００５５】然るに、本実施例においても、前述した第
１の実施例と同様の作用効果を得ることができる上、本
実施例では、絶縁薄膜９Ａ，１０Ａを用いることによ
り、エッチングがすすみ過ぎて底部１１Ａ，１２Ｂが貫
通するのを防止し、超音波式流速・流量計測装置１の不
良発生を大幅に低減して歩留りを向上できる。

【００５６】なお、前記各実施例のように、下側流路形
成部材９，上側流路形成部材１０をシリコンウェハ２
１，３１によって形成しているので、各種素子や配線パ
ターンを形成することができ、例えば、検出回路を一体
化させた超音波式流速・流量測定装置を得ることができ
る。

【００５７】また、前記各実施例では、下側流路形成部
材９，上側流路形成部材１０をシリコンウェハ２１，３
１によってそれぞれ形成するものとして述べたが、本発
明はこれに限らず、異方性エッチングを用いることがで
きる酸化マグネシウム（ＭｇＯ）の薄板を用いて製造す
るようにしてもよい。

【００５８】さらに、前記各実施例では、発信素子６，
受信素子７と８を形成する図７と図１３の素子形成工程
では、圧電体６Ａ，７Ａ，８Ａをイオンミリングによっ
て形成するようにしたが、本発明はこれに限らず、予め
希望形状に加工した圧電体を下側の電極板６Ｃ，７Ｃ，
８Ｃに接合するようにしてもよい。

【００５９】さらにまた、前記各実施例では、発信素子
６，受信素子７と８をケーシング２の外側に形成するよ
うにしたが、本発明はこれに限らず、凹溝１１の底部１
１Ａと凸部１２間の底部１２Ｂに成膜形成してもよく、
この場合には外側に素子６，７，８を形成しないため、
より小型化を図ることができる。

【００６０】

【発明の効果】以上詳述した如く、請求項１の発明によ
れば、Ｖ字状流路の折曲げ部に１個の発信素子を設け、
流入口と流出口となる両端側に受信素子をそれぞれ設け
たから、発信素子と一方の受信素子によって被測流体の
流れ方向に対して順方向となる超音波の伝搬経路を形成
し、発信素子と他方の受信素子によって被測流体の流れ
方向に対して逆方向となる超音波の伝搬経路を形成す
る。これにより、１個の発信素子と２個の受信素子によ
って、超音波の流れに対する順方向伝搬速度と逆方向伝
搬速度を検出し、その差から流速または流量を検出で
き、超音波の発信源を切換えることなしに、簡単な構造
で流量、流速を正確に検出できる。

【００６１】請求項２の発明では、前記発信素子と受信
素子は、圧電体の両面に電極板を配設した３層構造とし
たから、パターンニング技術を用いることによって各素
子をＶ字状流路に形成することができ、しかも各素子は
成膜形成によって形成できるから、各素子の大きさを薄
くかつ小さく製造でき、ケーシングから外側に突出する
部分を少なくでき、コンパクトに形成できる。

【００６２】請求項３の発明では、ケーシングを２枚の
板体から構成し、第１の板体にＶ字状の凹溝を形成し、
第２の板体にＶ字状の凸部を形成して、各板体を合わせ
ることにより、凹溝と凸部との間にＶ字状流路を容易に
形成することができる。

【００６３】請求項４の発明では、前記板体をシリコン
材料によって形成することにより、Ｖ字状の凹溝、Ｖ字
状の凸部をシリコンの異方性エッチングによって容易に
形成することができ、シリコン材料を用いることによ
り、ケーシングを小さくでき、しかもＶ字状流路等も正
確に形成できるから、被測流体が微小流量であっても正
確に検出することができる。さらに、シリコンウェハを
使用することにより、多数個取りが可能となり、製造コ
ストを低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例による超音波式流速・流量計測装
置の断面斜視図である。

【図２】図１中の超音波式流速・流量計測装置を示す縦
断面図である。

【図３】図２中のａ部を拡大して示す拡大縦断面図であ
る。

【図４】実施例による製造方法に用いる第１の板体とな
る一方のシリコンウェハを示す縦断面図である。

【図５】パターンニング工程によって、シリコンウェハ
の下面にパターン膜を形成した状態を示す縦断面図であ
る。

【図６】凹溝形成工程によって、シリコンウェハの下面
に異方性エッチングを施すことによって凹溝を形成した
状態を示す縦断面図である。

【図７】発信素子形成工程によるシリコンウェハの上面
にパターニング処理によって発信素子を形成した状態を
示す縦断面図である。

【図８】図４から図７の工程により形成された下側流路
形成部材を表面側から見た状態を示す平面図である。

【図９】図８中の矢示IX−IX方向からみた縦断面図であ
る。

【図１０】実施例による製造方法に用いる第２の板体と
なる他方のシリコンウェハを示す縦断面図である。

【図１１】パターンニング工程によって、シリコンウェ
ハの下面にパターン膜を形成した状態を示す縦断面図で
ある。

【図１２】凸部形成工程によって、シリコンウェハの下
面に異方性エッチングを施すことによって凸部を形成し
た状態を示す縦断面図である。

【図１３】受信素子形成工程によるシリコンウェハの上
面にパターニング処理によって受信素子を形成した状態
を示す縦断面図である。

【図１４】流入口、流出口形成工程によって、シリコン
ウェハの他側面をエッチング処理することによって流入
口と流出口を形成した状態を示す縦断面図である。

【図１５】図１０から図１４の工程により形成された上
側流路形成部材を表面側から見た状態を示す平面図であ
る。

【図１６】図１５中の矢示XVI −XVI 方向からみた縦断
面図である。

【図１７】接合工程による２枚のシリコンウェハを接合
する前の状態を示す縦断面図である。

【図１８】２枚のシリコンウェハを接合処理した状態を
示す縦断面図である。

【図１９】第２の実施例による超音波式流速・流量計測
装置を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１超音波式流速・流量計測装置２ケーシング３Ｖ字状流路４流入口５流出口６発信素子６Ａ，７Ａ，８Ａ圧電体６Ｂ，６Ｃ，７Ｂ，７Ｃ，８Ｂ，８Ｃ電極板７，８受信素子９下側流路形成部材（第１の板体）１０上側流路形成部材（第２の板体）１１凹溝１２凸部（大形凸部）１２′ 小形凸部２１シリコンウェハ（第１の板体）３１シリコンウェハ（第２の板体）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被測流体を測定するための本体をなすケ
ーシングと、該ケーシング内にＶ字状に折り曲がって形
成され、流入口と流出口にそれぞれ連通するＶ字状流路
と、該Ｖ字状流路の折曲げ部に設けられ、超音波を発信
する発信素子と、前記Ｖ字状流路の流入口と流出口に設
けられ、該発信素子からの超音波を受信する受信素子と
から構成してなる超音波式流速・流量計測装置。
【請求項２】前記発信素子と受信素子は、圧電体の両
面に電極板を配設した３層構造としてなる請求項１記載
の超音波式流速・流量計測装置。
【請求項３】前記ケーシングは、Ｖ字状の凹溝が形成
された第１の板体と、Ｖ字状の凸部が形成された第２の
板体とを重ね合わせることにより形成してなる請求項１
記載の超音波式流速・流量計測装置。
【請求項４】前記ケーシングを形成する２枚の板体
は、シリコン材料によって形成してなる請求項３記載の
超音波式流速・流量計測装置。