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专利名称：超声波流量计的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种利用超声波测量气体、液体等流体的超声波流量计。
背景技术：
在超声波流量计中已知一种如下结构的流量计使安装于壳体的超声波发送接收器与控制部电导通，利用由超声波发送接收器产生的超声波来测量流体的流量。如图10所示，这种超声波流量计典型地具备超声波发送接收器44、45、壳体46、控制部57、切换电路58以及发送电路、驱动电路、接收检测电路、计时器、运算部等(在图10中，为了便于说明，没有对发送电路、驱动电路、接收检测电路、计时器以及运算部附加附图标记)。壳体46中具有流路，超声波发送接收器44、45以夹着流路的位置关系彼此相对地设置在壳体46中，且能够通过切换电路58适当地进行切换，以使超声波发送接收器44、45的一方成为发送侧而另一方成为接收侧。通过控制部57对切换电路58以及发送电路、驱动电路、计时器等进行控制。作为在上述结构的超声波流量计中使用的超声波发送接收器44、45，典型地例如列举出图8和图9所示的结构。如图8所示，在安装了振动传播抑制体47和方向抑制体48的状态下，通过固定器具49将超声波发送接收器44、45固定在壳体46中，其中，该振动传播抑制体47抑制超声波发送接收器44、45的振动直接传播到壳体46。如图9所示，在固定器具49上设置有螺钉孔50、51，经由该螺钉孔50、51用螺钉(未图示)进行固定，由此将超声波发送接收器44、45和固定器具49固定在壳体46中。另外，如图8和图9所示，通过将引线端子53、54和电极销55、56以改变90度方向的方式进行连接来实现弓I线52与超声波发送接收器44、45的连接。引线52布置在超声波发送接收器44、45与切换电路58之间。切换电路58大多与控制部57 —起一体形成为一个控制基板，因此也可以说引线52是连接超声波发送接收器44、45与控制基板的配线。在此，如图9所示，例如在专利文献I中公开了一种具有保护壁59的固定器具49。保护壁59被设置为高于引线端子53、54，因此引线端子53、54不会相互接触，因而难以发生短路，另外，引线端子53、54难以受到直接撞击，因此还能够防止这些引线端子53、54变形。专利文献I :日本特开2007-201992号公报

发明内容
_7] 发明要解决的问题另外，在上述以往的结构中，利用引线52在超声波发送接收器44、45与切换电路58 (或者控制基板)之间进行布线，因此即使是这些部件的设置间隔大的结构，也能够容易地进行布线。然而，引线52的单价普遍昂贵，因此如图9所示那样使用两根引线52有时会导致超声波流量计的产品价格上升。另外，当引线52的总长变长时，还担心外部噪声会对引线52造成影响。进一步，为了使引线端子53、54彼此不发生短路，需要如图9所示那样的具有保护壁59的结构复杂的固定器具49。
本发明是为了解决这种问题而完成的，其目的在于提供如下一种超声波流量计实质上不使用引线而能够将超声波发送接收器与控制基板电连接，抑制产品价格的上升且可靠性优良。用于解决问题的方案 为了解决上述课题，本发明所涉及的超声波流量计是如下结构，即，具备壳体，其具有被测量流体的流路；超声波发送接收器，其被安装在上述壳体中；控制印刷电路板，其与上述超声波发送接收器相对置地配置；压缩导电固定器具，其被夹持在上述超声波发送接收器与上述控制印刷电路板之间，具有上述超声波发送接收器与上述控制印刷电路板之间的导电部；以及控制印刷电路板固定单元，其将上述控制印刷电路板固定在上述壳体上。在上述结构中，上述超声波发送接收器也可以是如下结构，S卩，具备压电体，其具有相对置的一对电极面；外壳，其与上述压电体的一个电极面电连接；端子板，其与上述外壳的凸缘部电导通；外部电极，其以与上述端子板绝缘的状态设置在上述端子板上；导电体，其被设置在上述压电体的另一个电极面与上述外部电极之间；以及声匹配层，其与上述压电体相对置且被粘接固定在上述外壳上。另外，在上述结构中，上述压缩导电固定器具也可以是如下结构，S卩，还具有夹持单元，该夹持单元对上述超声波发送接收器的上述外壳的凸缘部附近进行夹持。另外，在上述结构中，上述夹持单元也可以是如下结构，即，具有密封单元，该密封单元对上述超声波发送接收器的上述外壳的凸缘部附近与上述壳体的缝隙部进行密封。另外，在上述结构中，上述压缩导电固定器具也可以是如下结构，即，具有外壳抵接部，该外壳抵接部与上述外壳的外周相抵接。另外，在上述结构中，上述压缩导电固定器具也可以是如下结构，S卩，在上述密封单元与上述外壳抵接部之间具有槽部。另外，在上述结构中，上述压缩导电固定器具也可以是如下结构，S卩，在通电部附近具有槽部。另外，在上述结构中，上述控制印刷电路板固定单元也可以是如下结构，S卩，具备间隔物，该间隔物将上述壳体与上述控制印刷电路板隔开。另外，在上述结构中，也可以是如下结构，S卩，还具备流量测量部，其用于测量流经上述流路的流体的流量；一对上述超声波发送接收器，其被设置在上述流量测量部的同一面上且超声波的发送方向平行；测量电路，其对超声波传播时间进行测量，该超声波传播时间是从一个上述超声波发送接收器发送超声波到该超声波在上述流量测量部的内壁反射而由另一个上述超声波发送接收器接收到的时间；以及运算电路，其根据来自上述测量电路的信号计算上述流量，其中，将上述测量电路和上述运算电路设置在上述控制印刷电路板上。通过参照附图对以下的优选实施方式进行详细的说明，能够明确本发明的上述目的、其它目的、特征以及优点。发明的效果如上所述，本发明发挥以下效果，即能够提供如下一种超声波流量计实质上不使用引线而能够将超声波发送接收器与控制基板电连接，抑制产品价格的上升且可靠性优良。


图I是表示本发明的实施方式I所涉及的超声波流量计的结构的一例的示意图。图2是表示图I所示的超声波流量计中的超声波发送接收器的安装结构的一例的主要部分截面图。图3的(a )是表示图I所示的超声波流量计所具备的压缩导电固定器具的结构的一例的截面图。图3的(b)是图3的(a)所示的压缩导电固定器具的俯视图。图4是表示本发明的实施方式2所涉及的超声波流量计所使用的压缩导电固定器具的结构的一例的截面图。图5是表示使用了图4所示的压缩导电固定器具的超声波发送接收器的安装结构的一例的主要部分截面图。图6是表示本发明的实施方式3所涉及的超声波流量计所使用的压缩导电固定器具的结构的一例的截面图。图7是表示使用了图6所示的压缩导电固定器具的超声波发送接收器的安装结构的一例的主要部分截面图。图8是表示以往的超声波发送接收器和固定器具的结构的一例的概要截面图。图9是表示图8所示的固定器具的结构的一例的立体图。图10是包括使用了图8所示的以往的超声波发送接收器的超声波流量计的局部截面图的框图。附图标记说明I :壳体；la、lb :安装孔；2 :流路；6 :超声波发送接收器(上游侧超声波发送接收器)；7 :超声波发送接收器(下游侧超声波发送接收器)；8 :控制印刷电路板；9 :压缩导电固定器具(压缩导电体)；12 :控制印刷电路板固定单元；13 :测量电路；14 :运算电路；17 压电体；18 :外壳；19 :凸缘部；20 :端子板；21 :外部电极；22 :内部导电体(导电体)；23 声匹配层；25a、22b、42a、42b :导电部；28a :凹部(夹持单元)；29 :突起(密封单元)；33 压缩率限制单元；41 :槽部。
具体实施例方式本发明是一种超声波流量计，构成为具备壳体，其具有被测量流体的流路；超声波发送接收器，其被安装在上述壳体中；控制印刷电路板，其与上述超声波发送接收器相对置地配置；压缩导电固定器具(压缩导电体)，其被夹持在上述超声波发送接收器与上述控制印刷电路板之间，具有上述超声波发送接收器与上述控制印刷电路板之间的导电部；以及控制印刷电路板固定单元，其将上述控制印刷电路板固定在上述壳体上。根据上述结构，通过将控制印刷电路板固定在壳体上，能够利用压缩导电固定器具使超声波发送接收器与控制印刷电路板导通来使超声波发送接收器进行动作。因此，在使超声波发送接收器与控制印刷电路板导通上实质上不需要引线，能够降低成本。另外，压缩导电固定器具的导电部短，因此噪声发生作用的可能性极�。�易于进行信号处理。进一步，压缩导电固定器具只要是覆盖超声波发送接收器的电极侧的面及其外周的形状即可，因此不需要结构复杂的超声波发送接收器的固定器具，因此能够减少部件。其结果是，能够避免成本提高，且能够实现可靠性优良的超声波流量计。此外，如果具备将压缩导电固定器具的压缩率保持为固定的压缩率限制单元，则能够以固定的压缩率对压缩导电固定器具进行压缩，因此能够将超声波发送接收器稳定地固定在壳体与控制印刷电路板之间，并且，能够进一步提高密封功能以避免被测量流体从流路漏出。
在本发明所涉及的超声波流量计中，上述超声波发送接收器也可以是如下结构，即，具备压电体，其具有相对置的一对电极面；外壳，其与上述压电体的一个电极面电连接；端子板，其与上述外壳的凸缘部电导通；外部电极，其以与上述端子板绝缘的状态设置在上述端子板上；导电体，其被设置在上述压电体的另一个电极面与上述外部电极之间；以及声匹配层，其与上述压电体相对置且被粘接固定在上述外壳上。由此，能够经由外壳和外壳的凸缘部使压电体的一个电极面与作为电极的端子板相连接，并且能够使压电体的另一个电极面与端子板和以与该端子板绝缘的状态位于同一面上的端子板的外部电极相连接。因此，压电体的两个电极面能够与位于超声波发送接收器的同一个面上的端子板和外部电极进行导通，因此通过使超声波发送接收器的端子板侧(电极侧)的面与控制印刷电路板平行地进行配置并固定，能够容易地获得超声波发送接收器与控制印刷电路板之间的电连接。其结果是，能够提高超声波流量计的组装性。在本发明所涉及的超声波流量计中，上述压缩导电固定器具也可以是如下结构，即，还具有夹持单元，该夹持单元对上述超声波发送接收器的上述外壳的凸缘部附近进行夹持。由此，在安装超声波发送接收器时，能够将压缩导电固定器具和超声波发送接收器作为一个整体进行处理，因此能够进一步提高组装性。在本发明所涉及的超声波流量计中，上述夹持单元也可以是如下结构，S卩，具有密封单元，该密封单元对上述超声波发送接收器的上述外壳的凸缘部附近与上述壳体的缝隙部进行密封。由此，通过仅将超声波发送接收器固定于壳体，不仅能够通过压缩导电固定器具实现超声波发送接收器与控制印刷电路板的导通，还能够对超声波发送接收器与壳体之间进行密封。另外，能够进一步降低超声波振动向壳体的传播。在本发明所涉及的超声波流量计中，上述压缩导电固定器具也可以是如下结构，即，还具有外壳抵接部，该外壳抵接部与上述外壳的外周相抵接。由此，能够使超声波发送接收器的外壳的振动衰减。因此，例如在将声匹配层与压电体相对置地粘接固定于外壳的情况下，能够从声匹配层有效地发送流量测量所需的频率的超声波，能够提高流量测量精度。在本发明所涉及的超声波流量计中，上述压缩导电固定器具也可以是如下结构，即，在上述密封单元与上述外壳抵接部之间具有槽部。另外，在本发明所涉及的超声波流量计中，上述压缩导电固定器具也可以是如下结构，即，在通电部附近具有槽部。根据上述结构，通过使压缩导电固定器具具有槽部，通电部被压缩时的变形不会作用于密封部，通电部能够确保稳定的接触电阻，并且能够获得可靠的密封性能。在本发明所涉及的超声波流量计中，上述控制印刷电路板固定单元也可以是如下结构，即，具备间隔物，该间隔物将上述壳体与上述控制印刷电路板隔开。由此，实质上能够防止来自超声波发送接收器的振动传播至控制印刷电路板，能够有效地抑制振动对控制印刷电路板上的电子部件的影响。
在上述结构的超声波流量计中，也可以是如下结构，S卩，还具备流量测量部，其用于测量流经上述流路的流体的流量；一对上述超声波发送接收器，其被设置在上述流量测量部的同一面上且超声波的发送方向平行；测量电路，其对超声波传播时间进行测量，该超声波传播时间是从一个上述超声波发送接收器发送超声波到该超声波在上述流量测量部的内壁反射而由另一个上述超声波发送接收器接收到的时间；以及运算电路，其根据来自上述测量电路的信号计算上述流量，其中，将上述测量电路和上述运算电路设置在上述控制印刷电路板上。由此，能够获得可靠性高的测量精度。
以下，参照

本发明的优选实施方式。此外，以下，对于所有附图，对相同或者相当的要素附加同一附图标记，并省略其重复说明。另外，并不是通过以下各实施方式来限定本发明。(实施方式I)[超声波流量计的结构和动作]参照图I说明本发明的第一实施方式所涉及的超声波流量计的结构。如图I所示，本发明的实施方式I所涉及的超声波流量计具备具有流路2的壳体I、上游侧超声波发送接收器6和下游侧超声波发送接收器7、控制印刷电路板8以及压缩导电固定器具(压缩导电体)9。在壳体I的内部以贯穿该壳体I的方式设置有流路2。流路2为由超声波流量计测量流量的流体流经的区域，例如，如果将超声波流量计应用于燃气表，则流路2成为LP燃气、天然气等流经的区域。另外，流路2的中央部为流量测量部3。流量测量部3是用于对流经流路2的流体的流量进行测量的区域，在面向该流量测量部3的部位(在图I中为上侧的面)设置有上游侧超声波发送接收器6和下游侧超声波发送接收器7。此外，在图I所示的结构中，以图中朝向来看左侧为流量测量部3的上游侧4，以图中朝向来看右侧为流量测量部3的下游侧5。如图I所示，控制印刷电路板8被安装在壳体I的一个面上，上游侧超声波发送接收器6和下游侧超声波发送接收器7经由压缩导电固定器具9安装到两个安装孔la、lb中，该安装孔la、lb在壳体I中被设置成使流路2与控制印刷电路板8之间连通。如果将壳体I中的安装有控制印刷电路板8的一面设为基板安装面，则从壳体I的基板安装面朝向流路2的流量测量部3，在成为上游侧4和下游侧5的位置处分别设置该安装孔la、lb。并且，通过压缩导电固定器具9将上游侧超声波发送接收器6安装到位于上游侧4的安装孔Ia中，通过压缩导电固定器具9将下游侧超声波发送接收器7安装到位于下游侧5的安装孔Ib中。在图I所示的结构中，安装孔la、lb形成为相对于流路2实质上大致垂直，因此上游侧超声波发送接收器6和下游侧超声波发送接收器7以使超声波的发送方向平行的位置关系进行配置。另外，安装孔la、lb的流路2侧的开口构成为向朝向对方一侧倾斜。另一方面，将安装孔la、Ib的基板安装面侧的开口设置为与控制印刷电路板8大致垂直，但是为了在通过压缩导电固定器具9安装超声波发送接收器6、7时能够将压缩导电固定器具9恰当地嵌合到安装孔中，将其内径构成为较宽。控制印刷电路板8是在基板上安装了测量电路13、运算电路14、图I中未图示的发送电路、驱动电路、切换电路以及接收检测电路等的结构。因而，在本实施方式所涉及的超声波流量计中，控制印刷电路板8构成控制部。在上述电路中，测量电路13是对上游侧超声波发送接收器6和下游侧超声波发送接收器7之间的超声波传播时间进行测量的测量单元(测量部、测量器)，运算电路14是根据来自测量电路13的信号对流速和/或流量进行运算的运算单元(运算部、运算器)对控制印刷电路板8的具体结构不作特别限定，能够使用公知的印刷电路板。进一步，对安装于控制印刷电路板8的各种电路的具体结构也不作特别限定，能够使用与处理内容相应的公知的电路。或者，也可以是取代运算电路14而具备CPU等运算元件和存储部的结构，在这种情况下，也可以是测量电路13等各种电路中的至少一个电路为CPU按照存储部中存储的程序进行动作而实现的结构，即控制部的功能结构。另外，壳体I、上游侧超声波发送接收器6和下游侧超声波发送接收器7能够适当地使用超声波流量计领域中公知的结构。在此，在本发明中，超声波发送接收器6、7经由压缩导电固定器具9与控制印刷电路板8电连接，因此不需要引线。因此，根据压缩导电固定器具9的具体结构，超声波发送接收器6、7也可以不具备相当于电极销的结构。此外，后面对压缩导电固定器具9进行说明。控制印刷电路板8通过控制印刷电路板固定单元12固定在壳体I的基板安装面上。在本实施方式中，控制印刷电路板固定单元12由间隔物10和螺钉11构成。虽然图I中没有具体示出，但在壳体I与控制印刷电路板8之间的位置处，以螺钉11插入大致环状的间隔物10的中空部的状态配置该间隔物10。间隔物10是使控制印刷电路板8与壳体I的基板安装面之间保持规定的间隔的间隔保持部件，并且还作为螺钉11的“垫片”而发挥作用。间隔物10只要是公知的大致环状的弹性体即可。同样地，螺钉11也能够适当地使用公知的金属制螺钉。此外，控制印刷电路板固定单元12并不限定于由间隔物10和螺钉11构成的例子，能够由公知的各种间隔保持部件和紧固部件的组合来构成，进一步，还能够使用能够通过机械嵌合或者卡合将控制印刷电路板8固定于壳体I的公知的基板固定部件。对上述结构的超声波流量计的动作进行具体说明。首先，如图I所示，将从上游侧超声波发送接收器6和下游侧超声波发送接收器7的发送接收面至流路2的间隔分别设为Y、Z，将来自上游侧超声波发送接收器6的超声波到达流路2的对置面的距离设为A，将来自下游侧超声波发送接收器7的超声波到达流路2的对置面的距离设为B，将超声波的方向与作为被测量流体的流动方向的流路2的长度方向所形成的角度设为Θ。并且，将连接上游侧超声波发送接收器6与下游侧超声波发送接收器7的中心的距离(Y+A+B+Z)设为LSL，将被测量流体所流经的流路2的距离(A+B)设为L，另外，将流体的无风状态下的声速设为C，将流路2内的流体的流速设为V。首先，从流量测量部3的上游侧超声波发送接收器6发送的超声波倾斜穿过流路2，由下游侧超声波发送接收器7接收。此时的传播时间t I用式I来表示。tl= ((LSL-L) /C) 2+ (L/ (C+Vcos Θ ))…式 I接着，从下游侧超声波发送接收器7发送超声波，由上游侧超声波发送接收器进行接收。此时的传播时间t2用式2来表示。t2= ((LSL-L) /C) 2+ (L/ (C-Vcos Θ ))…式 2
并且，当从tl和t2的式子中消去流体的声速C时，能够得到如下公式。V=L/2cos Θ (l/tl_l/t2) ((LSL/L) 2)…式 3如果已知LSL、L以及Θ，则只要利用测量电路13测量t I和t2就能够求出流速V。如果将流路2的截面积设为S，将校正系数设为K，则能够基于该流速V，通过运算电路14进行Q=KSV的运算来求出流量Q。[压缩导电固定器具的结构]接着，参照图2和图3的(a)、(b)对压缩导电固定器具9进行具体说明，该压缩导电固定器具9用于将超声波发送接收器6、7与控制印刷电路板8电连接，并且用于将超声波发送接收器6、7固定于壳体I。如图2所示，超声波发送接收器6、7具备压电体17、外壳18、端子板20、外部电极21、内部导电体22以及声匹配层23。压电体17具有相互对置的电极面15、16，一个电极面15与外壳18电连接，另一个电极面16经由内部导电体22与外部电极21电连接。另外，一个电极面15朝向流路2 (流量测量部3)，另一个电极面16朝向控制印刷电路板8。外壳18是超声波发送接收器6、7的外壳，是圆筒状或者圆形帽头状且能够容纳压电体17的结构。外壳18是有底筒状,其一个端面封闭而另一个端面打开而成为开口。外壳18的封闭的端面的内侧与压电体17的一个电极面15电连接。另外，在封闭的端面的外侦牝在与压电体17相对置的位置处粘接固定有声匹配层23。该声匹配层23和外壳18的封闭的端面作超声波的发送接收面。另外，在外壳18的打开的端面(开口)的周围设置有凸缘部19，利用圆板状的端子板20封闭外壳18的开口。该端子板20不仅封闭开口，还具有其外周与凸缘部19重合这种程度的尺寸。并且，凸缘部19和端子板20电导通。如图2所示，端子板20位于与声匹配层23相反的一侧，构成用于与控制印刷电路板8电连接的面。在端子板20的中心部，以与该端子板20绝缘的状态设置有外部电极21。在本实施方式中，在形成在端子板20的中心部的孔中隔着绝缘构件安装有外部电极21。外部电极21的一端露出到超声波发送接收器6、7的外侧，而另一端与设置在外壳18内的内部导电体22电连接。内部导电体22与压电体17的另一个电极面16电连接，因此压电体17与外部电极21电连接。在超声波发送接收器6、7的端子板20和外壳18的凸缘部19的外侧安装有压缩导电固定器具9。该压缩导电固定器具9是将超声波发送接收器6、7固定于壳体I并且确�？刂朴∷⒌缏钒�8与超声波发送接收器6、7之间的电连接的部件。因而，如图2所示，在超声波发送接收器6、7与控制印刷电路板8之间且超声波发送接收器6、7与壳体I之间设置有压缩导电固定器具9。在本实施方式中，如图 2和图3的(a)所示，压缩导电固定器具9由弹性压缩体24和两个导电部25a、25b构成。弹性压缩体24是压缩导电固定器具9的主体，由公知的橡胶(弹性体)材料或者合成树脂材料或者包含这些材料的组合物(聚合物合金等)构成。弹性压缩体24形成为圆形的盘状，具有底面部27和竖立设置在其外周的框状的密封部28。如图3的(b)所不,在底面部27中，贯穿其中心地设置导电部25a,在偏尚中心的位置处贯穿该位置地设置导电部25b。导电部25a、25b由公知的导电性的弹性部件构成，通过将导电部25a、25b插入到贯穿底面部27的孔内，能够将该导电部25a、25b固定于压缩导电固定器具9。另外，在底面部27中，在导电部25a、25b所插入的孔的周围如图3的(a)所不那样,在外表面(图中的上侧的面)设置有外侧突出部26a，在内表面(图中的下侧的面)设置有内侧突出部26b。如图2所示，中心的导电部25a位于超声波发送接收器6、7的外部电极21与控制印刷电路板8之间，并与它们相接触。因此，通过导电部25a能够确保压电体17的另一个电极面16、内部导电体22以及外部电极21与控制印刷电路板8之间的导通。另外，导电部25b位于偏离中心的位置，因此能够接触与外部电极21绝缘的端子板20的某个部位。因而，通过导电部25b能够确保压电体17的一个电极面15、夕卜壳18、凸缘部19以及端子板20与控制印刷电路板8之间的导通。此外，端子板20的除被设置在中央的外部电极21以外 的大部分构成环状的电极，因此，只要导电部25b偏离于中央，则即使不特别规定旋转方向的位置也能够确保导通。外侧突出部26a和内侧突出部26b形成为截面为梯形且向外侧和内侧突出的凸部。从导电部25a、25b观察，外侧突出部26a位于与控制印刷电路板8相接触的接触部的附近，从导电部25a、25b观察，内侧突出部26b位于与端子板20相接触的接触部的附近。如后所述，压缩导电固定器具9以压缩的状态安装于壳体I且与控制印刷电路板8相接触，因此为了确保压缩时的压缩率而在导电部25a、25b的周围设置外侧突出部26a和内侧突出部26b。如上所述，在底面部27的周围，压缩导电固定器具9的密封部28被设置为框状，而在该密封部28的内侧，如图3所示，设置有凹部28a。该凹部28a是用于使超声波发送接收器6、7的凸缘部19 (和与凸缘部19重合的端子板20的外周部)嵌合来利用密封部28进行夹持的结构，因此，密封部28作为超声波发送接收器6、7的夹持单元而发挥作用。另外，如图3的(a)所示，在凹部28a的与底面部27相对置的面设置有突起29，在密封部28的外周以上下的位置关系设置有突起30、31。当利用压缩导电固定器具9将超声波发送接收器6、7安装于壳体I时，这些突起29、30、31作为止动器而发挥作用。即，当使超声波发送接收器6、7的凸缘部19与凹部28a嵌合时，突起29成为用于防止凸缘部19容易脱落的止动器。另外，当经由压缩导电固定器具9将超声波发送接收器6、7固定在壳体I的安装孔la、lb中时，突起30、31成为用于防止压缩导电固定器具9和超声波发送接收器6、7容易从安装孔la、lb脱落的止动器。此外，如图2所示，安装孔la、lb的基板安装面侧的开口的内径变大，因此该开口成为以使压缩导电固定器具9(和超声波发送接收器6、7)嵌合的状态接收它们的凹部。并且，压缩导电固定器具9构成为能够压缩，因此在将压缩导电固定器具9 (和超声波发送接收器6、7)安装于基板安装面侧的开口的状态下，通过对压缩导电固定器具9进行压缩能够将突起30、31按压到开口的内壁。因此，突起30、31能够作为止动器有效地发挥作用。另外，如图2所示，在超声波发送接收器6、7与控制印刷电路板8之间以贯穿压缩导电固定器具9的状态设置有压缩率限制单元33。如图3的(a)、(b)所示，在压缩导电固定器具9的底面部27设置有多个贯通孔32。在图3的(b)所示的例子中，从底面部27的中心(导电部25a)观察，在相互为90°的位置处形成有四处贯通孔32。压缩率限制单元33只要以刚度比压缩导电固定器具9的刚度大的材料构成即可。在后面说明该压缩率限制单元33的功能。
接着，对使用上述结构的压缩导电固定器具9将超声波发送接收器6、7安装于壳体I的方法(超声波流量计的组装方法的主要部分)进行具体说明。首先，在已使压缩导电固定器具9的密封部28与超声波发送接收器6、7的凸缘部19嵌合的状态下，将超声波发送接收器6、7(和压缩导电固定器具9)插入壳体I的安装孔la、lb。接着，将压缩率限制单元33插入压缩导电固定器具9的通孔32。之后，在与壳体I之间夹持有间隔物10的状态下利用螺钉11将控制印刷电路板8固定于壳体I。此时，导电部25a、25b中的一个导电部与外部电极21和控制印刷电路板8的通电部(未图示)相抵接，另一个导电部与端子板20和控制印刷电路板8的通电部(未图示)相抵接，来构成电路。在本实施方式中，在已利用螺钉11隔着间隔物10将控制印刷电路板8固定于壳体I时，通过使用压缩率限制单元33能够对压缩导电固定器具9的外侧突出部26a和内侧突出部26b的压缩尺寸进行限制，因此导电部25a、25b能够以固定的力与控制印刷电路板8 和超声波发送接收器6、7相抵接。因此，能够稳定地确保超声波发送接收器6、7与控制印刷电路板8之间的电接触。另外，为了避免壳体I与控制印刷电路板8直接接触而隔着间隔物10，因此能够防止源自于超声波发送接收器6、7的振动传播到控制印刷电路板8，能够抑制或者避免振动对安装于控制印刷电路板8的电子部件(未图示)造成影响。另外，由于具有压缩率限制单元33，因此通过将控制印刷电路板8安装于壳体1，超声波发送接收器6、7的端子板20成为通过压缩率限制单元33被推向朝向流路2的方向的状态。因此，密封部28的凹部28a内的突起29总是处于压缩状态，因此能够有效地防止流路2内的被测量流体漏出到流路2的外部。这样，本实施方式所涉及的超声波流量计是如下结构具备两个超声波发送接收器6、7、具有流路2的壳体I以及控制印刷电路板8，在壳体I上设置有用于安装控制印刷电路板8的基板安装面和用于安装超声波发送接收器6、7的安装孔la、lb，在流路2的上游侧4和下游侧5，从基板安装面朝向流路2地分别形成有安装孔la、lb，进一步具备压缩导电固定器具9，该压缩导电固定器具9由能够被压缩的材料构成，具有覆盖设置有超声波发送接收器6、7的电极(端子板20和外部电极21)的一侧的面及其外周的形状，并且设置有能够在该电极与控制印刷电路板8之间进行电连接的两个导电部25a、25b。如果是该结构，则可以在由压缩导电固定器具9覆盖超声波发送接收器6、7的端子板20和外部电极21的状态下，只要将超声波发送接收器6、7与压缩导电固定器具9 一起插装于安装孔la、lb即可。由此，成为在超声波发送接收器6、7和与超声波发送接收器6、7相对置地配置的控制印刷电路板8之间夹持压缩导电固定器具9的结构，因此不仅能够将控制印刷电路板8固定于壳体I，还能够通过压缩导电固定器具9的导电部25a、25b使超声波发送接收器6、7与控制印刷电路板8能够导通地紧密接合。因此，不使用引线就能够使超声波发送接收器6、7与控制印刷电路板8电连接，并且不用担心导电部25a、25b彼此短路，因此能够提供可靠性优良的超声波流量计。(实施方式2)参照图4和图5对本发明的第二实施方式所涉及的超声波流量计的结构进行具体说明。如图4所示，本实施方式所使用的压缩导电固定器具34具有与在上述实施方式I中已说明的压缩导电固定器具9相同的结构，但在密封部35的前端设置有外壳抵接部36。密封部35是从底面部27的外周朝一个方向(朝向图中的下侧)竖立设置的框状，外壳抵接部36成为在框状的密封部35的内周部朝向与密封部35相同方向(图中的下侧)竖立设置的薄壁状。当将压缩导电固定器具34安装于超声波发送接收器6、7时，外壳抵接部36以覆盖外壳18的外周面的方式与该外壳18抵接。因此，如图5所示，如果超声波发送接收器6、7和压缩导电固定器具34被安装于壳体I且位于壳体I与控制印刷电路板8之间，则在安装孔la、lb的内周面与超声波发送接收器6、7的外周面(外壳18的外周面)之间存在外壳抵接部36。此外，外壳抵接部36只要与密封部35形成为一体即可，因此外壳抵接部36也只要以橡胶材料或者合成树脂材料等弹性材料构成即可。另外，外壳抵接部36的高度只要是能够充分覆盖超声波发送接收器6、7的外周面(外壳18的外周面)的高度即可。进一步，外壳抵接部36的厚度只要是能够使后述的不需要的超声波振动衰减的厚度即可。因而，夕卜壳抵接部36的高度、厚度等尺寸能够根据超声波发送接收器6、7的种类等设定恰当的值。在超声波发送接收器6、7中，从声匹配层23产生流量测量所需的频率的超声波(为了便于说明称为测量用超声波)，但在外壳18的表面有时会产生流量测量不需要的频率的超声波振动(为了便于说明称为噪声振动)。在本实施方式中，通过使外壳抵接部36与外壳18抵接，即使在外壳18的表面产生振动也能够使该噪声振动衰减。因此，在本实施方式所涉及的超声波流量计中，能够仅将由声匹配层23产生的测量用超声波发送到流量测量部3 (在图5中未图示)，因此能够更稳定进行测量。此外，在本实施方式所涉及的超声波流量计中，除了包括外壳抵接部36的压缩导电固定器具34以外的其它结构与上述实施方式I所涉及的超声波流量计相同，组装方法和动作也与上述实施方式I相同，因此省略全部说明。(实施方式3)参照图6和图7对本发明的第三实施方式所涉及的超声波流量计的结构进行具体说明。如图6所示，在本实施方式中使用的压缩导电固定器具37具有与上述实施方式I所说明的压缩导电固定器具9或者上述实施方式2所说明的压缩导电固定器具34相同的结构，但在位于导电部42a、42b的附近(即与控制印刷电路板8相接触的接触部附近)的外侧突出部39a的周围设置有薄壁部40，在内侧突出部39b的周围设置有槽部41。也就是说，在压缩导电固定器具37中，除了导电部42a、42b和外侧突出部39a之外，其外表面(图中的上侧的面)实质上形成在大致平坦的同一面，在内表面(图中的下侧的面)，在内侧突出部39b的周围，从内表面向外表面形成槽部41 (因此，外表面的相当于槽部41的位置成为薄壁部40)。此外，对薄壁部40的厚度、换句话说对槽部41的深度不作特别限定。如后所述，槽部41的深度只要是能够缓和压缩导电固定器具37被向底面部27的厚度方向压缩时的变形的深度即可。另一方面，薄壁部40的厚度只要是保持导电部42a、42b以及外侧突出部39a和内侧突出部39b能够与压缩导电固定器具37的底 面部27成为一体的强度这种程度的厚度即可。因而，薄壁部40的厚度和槽部41的深度能够根据将超声波发送接收器6、7安装于壳体I时的各条件来设定恰当的值。如在上述实施方式I中说明那样，如图7所示，压缩导电固定器具37被设置在控制印刷电路板8与超声波发送接收器6、7的端子板20之间，因此通过利用螺钉11将控制印刷电路板8固定于壳体1，导电部42a、42b及其附近(外侧突出部39a、内侧突出部39b)被沿底面部27的厚度方向压缩。通过压缩率限制单元33将此时的压缩率限制为固定。在此，压缩导电固定器具37具有槽部41，因此能够通过槽部41来缓和导电部42a、42b及其附近被压缩时的变形。因此，能够实质性地避免导电部42a、42b及其附近的变形经由底面部27波及到密封部43。因此，导电部42a、42b能够在超声波发送接收器6、7与控制印刷电路板8之间确保稳定的接触状态，并且压缩导电固定器具37整体能够使密封性维持更为恰当的状态。此外，在本实施方式所涉及的超声波流量计中，除了包括薄壁部40和槽部41的压缩导电固定器具37以外的结构与上述实施方式I所涉及的超声波流量计相同，组装方法和动作也与上述实施方式I相同，因此省略全部说明。另外，槽部41 (和薄壁部40)的具体结 构并不限定于图6和图7所示的结构，只要构成为能够在以压缩导电固定器具37对壳体I的缝隙进行密封的状态下缓和导电部42a、42b及其附近被压缩时的变形即可，因此能够在内侧突出部39b的附近以外的位置设置槽部41，还能够采用槽部41以外的分离结构，槽部41的形状也能够采用公知的各种形状。对于本领域技术人员来说，根据上述说明，本发明的很多改良、其它实施方式是显而易见的。因而，应该理解为上述说明仅作为例示，以教给本领域技术人员执行本发明的优选方式为目的而被提供。在不脱离本发明的精神的范围内，能够对其结构和/或功能的详细内容进行实质性地变更。产业h的可利用件如上所述，在本发明中，当制造超声波流量计时，在进行超声波发送接收器与控制印刷电路板的连接时不需要使用引线，因此能够有效地抑制成本上升，另外，因为不使用引线，因此能够有效地降低外来噪声的影响，因此还能够提高超声波发送接收器的可靠性。因此，本发明能够广泛且适当地应用于使用超声波发送接收器的流量测量的领域。
权利要求
1.一种超声波流量计，其特征在于，具备 壳体，其具有被测量流体的流路； 超声波发送接收器，其被安装在上述壳体中； 控制印刷电路板，其与上述超声波发送接收器相对置地配置； 压缩导电固定器具，其被夹持在上述超声波发送接收器与上述控制印刷电路板之间，具有上述超声波发送接收器与上述控制印刷电路板之间的导电部；以及控制印刷电路板固定单元，其将上述控制印刷电路板固定在上述壳体上。
2.根据权利要求I所述的超声波流量计，其特征在于， 上述超声波发送接收器具备 压电体，其具有相对置的一对电极面； 外壳，其与上述压电体的一个电极面电连接； 端子板，其与上述外壳的凸缘部电导通； 外部电极，其以与上述端子板绝缘的状态设置在上述端子板上； 导电体，其被设置在上述压电体的另一个电极面与上述外部电极之间；以及 声匹配层，其与上述压电体相对置且被粘接固定在上述外壳上。
3.根据权利要求2所述的超声波流量计，其特征在于， 上述压缩导电固定器具还具有夹持单元，该夹持单元对上述超声波发送接收器的上述外壳的凸缘部附近进行夹持。
4.根据权利要求3所述的超声波流量计，其特征在于， 将上述夹持单元设为具有密封单元的结构，该密封单元对上述超声波发送接收器的上述外壳的凸缘部附近与上述壳体的缝隙部进行密封。
5.根据权利要求2或者3所述的超声波流量计，其特征在于， 将上述压缩导电固定器具设为具有外壳抵接部的结构，该外壳抵接部与上述外壳的外周相抵接。
6.根据权利要求5所述的超声波流量计，其特征在于， 上述压缩导电固定器具在上述密封单元与上述外壳抵接部之间具有槽部。
7.根据权利要求I所述的超声波流量计，其特征在于， 上述压缩导电固定器具在通电部附近具有槽部。
8.根据权利要求I所述的超声波流量计，其特征在于， 上述控制印刷电路板固定单元具备间隔物，该间隔物将上述壳体与上述控制印刷电路板隔开。
9.根据权利要求I所述的超声波流量计，其特征在于，还具备 流量测量部，其用于测量流经上述流路的流体的流量； 一对上述超声波发送接收器，其被设置在上述流量测量部的同一面上且超声波的发送方向平行； 测量电路，其对超声波传播时间进行测量，该超声波传播时间是从一个上述超声波发送接收器发送超声波到该超声波在上述流量测量部的内壁反射而由另一个上述超声波发送接收器接收到的时间；以及 运算电路，其根据来自上述测量电路的信号计算上述流量，其中， 将上述测量电路和上述运算电路设置在上述控制印刷电路板上。
全文摘要
本发明所涉及的超声波流量计在具有被测量流体所流经的流路(2)的壳体(1)、被安装于壳体(1)的超声波发送接收器(6、7)和与该超声波发送接收器(6、7)相对置地配置的控制印刷电路板(8)之间夹持具有导电部(25a、25b)的压缩导电固定器具(9)，以该状态来固定控制印刷电路板(8)。由此，不使用引线就能够将超声波发送接收器(6、7)与控制印刷电路板(8)电连接，能够减少成本上升，并且由于不使用引线，因此能够有效地降低外来噪声的影响，因此还能够提高超声波发送接收器(6、7)的可靠性。
文档编号G01F1/66GK102639969SQ20108005245
公开日2012年8月15日 申请日期2010年11月17日 优先权日2009年11月19日
发明者中野慎, 宫田肇, 尾崎行则, 藤井裕史 申请人:松下电器产业株式会社