JP2001050785A - 超音波送受波器および超音波流量計 - Google Patents
超音波送受波器および超音波流量計Info
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- G01F1/66—Measuring 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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- G01F1/66—Measuring 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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- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は超音波送受波器の構成により特性の
均一な超音波送受波器を得ることができ、その結果一対
の超音波送受波器の特性が一致することにより超音波流
量計の計測精度の向上を実現する。 【解決手段】 圧電体１１の電極面１３から外部電極へ
の電気的接続を半田付けで行わず、導電性を有する弾性
体１６を用いることにより、圧電体１１への熱的負荷に
よる周波数特性の変動が低減できるため、特性の均一な
超音波送受波器を得ることができ、一対の超音波送受波
器を用いる超音波流量計の計測精度を向上させることが
できる。
均一な超音波送受波器を得ることができ、その結果一対
の超音波送受波器の特性が一致することにより超音波流
量計の計測精度の向上を実現する。 【解決手段】 圧電体１１の電極面１３から外部電極へ
の電気的接続を半田付けで行わず、導電性を有する弾性
体１６を用いることにより、圧電体１１への熱的負荷に
よる周波数特性の変動が低減できるため、特性の均一な
超音波送受波器を得ることができ、一対の超音波送受波
器を用いる超音波流量計の計測精度を向上させることが
できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は超音波パルスの送受
信を行う超音波送受波器およびこの超音波送受波器を用
いた計測装置に関するものである。
信を行う超音波送受波器およびこの超音波送受波器を用
いた計測装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来この種の超音波送受波器は、実願平
７−１７９３号公報に示すようなものが一般的であっ
た。この超音波送受波器は図９に示されているように、
リード線４１を圧電体４２の電極面４３に半田付けする
ことにより電気的接続を行っていた。
７−１７９３号公報に示すようなものが一般的であっ
た。この超音波送受波器は図９に示されているように、
リード線４１を圧電体４２の電極面４３に半田付けする
ことにより電気的接続を行っていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
超音波送受波器の電気的接続方法では半田付けを行うた
め、 （１）熱的負荷による圧電特性劣化、 （２）半田付けした場所や半田量による周波数特性の変
動 （３）半田による環境負荷等の課題を有していた。
超音波送受波器の電気的接続方法では半田付けを行うた
め、 （１）熱的負荷による圧電特性劣化、 （２）半田付けした場所や半田量による周波数特性の変
動 （３）半田による環境負荷等の課題を有していた。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、圧電体の一方の電極面と外部電極部とを導
電性を有する弾性体を用いて電気的に接続するものであ
る。
するために、圧電体の一方の電極面と外部電極部とを導
電性を有する弾性体を用いて電気的に接続するものであ
る。
【０００５】上記発明によれば、例えば導電性を有する
弾性体を挟んで加圧するなど、電気的接続に弾性体を用
いるため、圧電体に対し熱的負荷を与えず、弾性体は半
田に比べ柔らかく音響インピーダンスも小さいので機械
的な負荷が小さく圧電体の特性変動が抑えられ、超音波
送受波器の特性の均一化を図ることが可能となる。特に
一対の超音波送受波器を用いる超音波流量計などの計測
装置では、一対の超音波送受波器の特性が一致させやす
くなり、計測精度が向上できる。さらに半田を用いない
ため、環境への負荷も低減できる。
弾性体を挟んで加圧するなど、電気的接続に弾性体を用
いるため、圧電体に対し熱的負荷を与えず、弾性体は半
田に比べ柔らかく音響インピーダンスも小さいので機械
的な負荷が小さく圧電体の特性変動が抑えられ、超音波
送受波器の特性の均一化を図ることが可能となる。特に
一対の超音波送受波器を用いる超音波流量計などの計測
装置では、一対の超音波送受波器の特性が一致させやす
くなり、計測精度が向上できる。さらに半田を用いない
ため、環境への負荷も低減できる。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明の第１の形態の超音波送受
波器は、超音波パルスの送受信を行う超音波送受波器に
おいて、対向する２つの面に電極面を有する圧電体と、
前記圧電体に電気信号を伝達するための外部電極部を備
え、圧電体の一方の電極面と前記外部電極部は導電性を
有する弾性体を用いて電気的に接続するため、半田によ
る周波数特性の変動や環境負荷を低減できる。
波器は、超音波パルスの送受信を行う超音波送受波器に
おいて、対向する２つの面に電極面を有する圧電体と、
前記圧電体に電気信号を伝達するための外部電極部を備
え、圧電体の一方の電極面と前記外部電極部は導電性を
有する弾性体を用いて電気的に接続するため、半田によ
る周波数特性の変動や環境負荷を低減できる。
【０００７】本発明の第２の形態の超音波送受波器は、
第１の形態の超音波送受波器において、２つの外部電極
部を備え、圧電体の一方の電極面と一方の前記外部電極
部は導電性を有する弾性体を用いて電気的に接続し、前
記圧電体の他方の電極面と他方の前記外部電極部は接着
により電気的に接続するため、半田による周波数特性の
変動や環境負荷を低減できる。
第１の形態の超音波送受波器において、２つの外部電極
部を備え、圧電体の一方の電極面と一方の前記外部電極
部は導電性を有する弾性体を用いて電気的に接続し、前
記圧電体の他方の電極面と他方の前記外部電極部は接着
により電気的に接続するため、半田による周波数特性の
変動や環境負荷を低減できる。
【０００８】本発明の第３の形態の超音波送受波器は、
第１の形態の超音波送受波器において、２つの外部電極
部を備え、圧電体のそれぞれの電極面とそれぞれの前記
外部電極部は導電性を有する弾性体を用いて電気的に接
続するため、半田による環境負荷が低減され、さらに接
着剤の厚みのばらつきによる周波数特性や送受信感度の
変動が低減できる。
第１の形態の超音波送受波器において、２つの外部電極
部を備え、圧電体のそれぞれの電極面とそれぞれの前記
外部電極部は導電性を有する弾性体を用いて電気的に接
続するため、半田による環境負荷が低減され、さらに接
着剤の厚みのばらつきによる周波数特性や送受信感度の
変動が低減できる。
【０００９】本発明の第４の形態の超音波送受波器は、
第１から３のいづれかの形態の超音波送受波器におい
て、圧電体の電極面と外部電極部は導電性を有する前記
弾性体を挟んで加圧することにより電気的に接続するた
め、半田づけの熱的負荷による特性変動が低減でき、ま
た超音波送受波器の組立てが容易になる。
第１から３のいづれかの形態の超音波送受波器におい
て、圧電体の電極面と外部電極部は導電性を有する前記
弾性体を挟んで加圧することにより電気的に接続するた
め、半田づけの熱的負荷による特性変動が低減でき、ま
た超音波送受波器の組立てが容易になる。
【００１０】本発明の第５の形態の超音波送受波器は、
第１から６のいづれかの形態の超音波送受波器におい
て、電気的に分離された２つの端子を有する端子板を備
え、２つの前記端子はそれぞれの外部電極部と電気的に
接続するため、リード線を用いた外部装置との接続が容
易となる。
第１から６のいづれかの形態の超音波送受波器におい
て、電気的に分離された２つの端子を有する端子板を備
え、２つの前記端子はそれぞれの外部電極部と電気的に
接続するため、リード線を用いた外部装置との接続が容
易となる。
【００１１】本発明の第６の形態の超音波送受波器は、
第５の形態の超音波送受波器において、前記端子板に、
導電性を有する弾性体が横方向へ移動することを防止す
るための移動防止手段を設けるため、導電性を有する弾
性体の移動による断線が防止でき信頼性が向上できる。
第５の形態の超音波送受波器において、前記端子板に、
導電性を有する弾性体が横方向へ移動することを防止す
るための移動防止手段を設けるため、導電性を有する弾
性体の移動による断線が防止でき信頼性が向上できる。
【００１２】本発明の第７の形態の超音波送受波器は、
第６の形態の超音波送受波器において、前記移動防止手
段は端子板に設けた凹部であり、前記凹部の内側に導電
性を有する弾性体と一方の外部電極部を設けるため、凹
部に導電性を有する弾性体を落としこむように配置すれ
ば導電性を有する弾性体が動きにくくなり超音波送受波
器の組立てが容易となる。
第６の形態の超音波送受波器において、前記移動防止手
段は端子板に設けた凹部であり、前記凹部の内側に導電
性を有する弾性体と一方の外部電極部を設けるため、凹
部に導電性を有する弾性体を落としこむように配置すれ
ば導電性を有する弾性体が動きにくくなり超音波送受波
器の組立てが容易となる。
【００１３】本発明の第８の形態の超音波送受波器は、
第６の形態の超音波送受波器において、前記移動防止手
段は端子板に設けた突起部であり、突起の内側に導電性
を有する弾性体と一方の外部電極部を設けるため、導電
性を有する弾性体が動きにくくなるよう突起部を配置す
れば超音波送受波器の組立てが容易となる。
第６の形態の超音波送受波器において、前記移動防止手
段は端子板に設けた突起部であり、突起の内側に導電性
を有する弾性体と一方の外部電極部を設けるため、導電
性を有する弾性体が動きにくくなるよう突起部を配置す
れば超音波送受波器の組立てが容易となる。
【００１４】本発明の第９の形態の超音波送受波器は、
第２から８のいづれかの形態の超音波送受波器におい
て、前記導電性を有する弾性体は導電性を有する導電部
と絶縁性を有する絶縁部を備え、前記絶縁部により２つ
の外部電極が電気的に短絡することを防止するため、超
音波送受波器の信頼性が向上できる。
第２から８のいづれかの形態の超音波送受波器におい
て、前記導電性を有する弾性体は導電性を有する導電部
と絶縁性を有する絶縁部を備え、前記絶縁部により２つ
の外部電極が電気的に短絡することを防止するため、超
音波送受波器の信頼性が向上できる。
【００１５】本発明の第１０の形態の超音波送受波器
は、第９の形態の超音波送受波器において、導電部と絶
縁部は層状に交互に配置され、両側の最外層は絶縁層で
あるため、絶縁部により２つの前記外部電極が電気的に
短絡することを防止するため、超音波送受波器の信頼性
が向上できる。
は、第９の形態の超音波送受波器において、導電部と絶
縁部は層状に交互に配置され、両側の最外層は絶縁層で
あるため、絶縁部により２つの前記外部電極が電気的に
短絡することを防止するため、超音波送受波器の信頼性
が向上できる。
【００１６】本発明の第１１の形態の超音波送受波器
は、第１から４のいづれかの形態の超音波送受波器にお
いて、少なくとも１つの外部電極部は折り曲げを有する
ため、外部電極を固定する場所の自由度が向上し超音波
送受波器の組立てが容易となる。
は、第１から４のいづれかの形態の超音波送受波器にお
いて、少なくとも１つの外部電極部は折り曲げを有する
ため、外部電極を固定する場所の自由度が向上し超音波
送受波器の組立てが容易となる。
【００１７】本発明の第１２の形態の超音波流量計は、
被測定流体が流れる流量測定部と、この流量測定部に設
けられた第１から１１のいづれかの形態の１対の超音波
送受波器と、一方の前記超音波送受波器を駆動する駆動
回路と、他方の前記超音送受波器に接続され超音波パル
スを検知する受信検知回路と、前記超音波パルスの伝搬
時間を測定するタイマと、前記タイマの出力より流量を
演算によって求める演算部を有するため、一対の超音波
送受波器の特性が一致させやすくなり、計測精度が向上
できる。
被測定流体が流れる流量測定部と、この流量測定部に設
けられた第１から１１のいづれかの形態の１対の超音波
送受波器と、一方の前記超音波送受波器を駆動する駆動
回路と、他方の前記超音送受波器に接続され超音波パル
スを検知する受信検知回路と、前記超音波パルスの伝搬
時間を測定するタイマと、前記タイマの出力より流量を
演算によって求める演算部を有するため、一対の超音波
送受波器の特性が一致させやすくなり、計測精度が向上
できる。
【００１８】以下、本発明の実施の形態について図面を
用いて説明する。なお図面中で同一符号を付しているも
のは同一なものであり、詳細な説明は省略する。
用いて説明する。なお図面中で同一符号を付しているも
のは同一なものであり、詳細な説明は省略する。
【００１９】（実施の形態１）図１は本発明の一実施の
形態の超音波流量計を示すブロック図である。図１にお
いて、１は被測定流体が流れる流量測定部、２、３は流
量測定部に対向して配置され超音波を送受信する超音波
送受波器、４は超音波送受波器を駆動する駆動部、５は
送受信する超音波送受波器を切り替える切替回路、６は
超音波パルスを検知する受信検知回路、７は超音波パル
スの伝搬時間を計測するタイマ、８はタイマの出力より
流量を演算する演算部、９は駆動回路とタイマに制御信
号を出力する制御部である。
形態の超音波流量計を示すブロック図である。図１にお
いて、１は被測定流体が流れる流量測定部、２、３は流
量測定部に対向して配置され超音波を送受信する超音波
送受波器、４は超音波送受波器を駆動する駆動部、５は
送受信する超音波送受波器を切り替える切替回路、６は
超音波パルスを検知する受信検知回路、７は超音波パル
スの伝搬時間を計測するタイマ、８はタイマの出力より
流量を演算する演算部、９は駆動回路とタイマに制御信
号を出力する制御部である。
【００２０】まず動作、作用について説明する。非測定
流体を例えばＬＰガス、超音波送受波器２、３の駆動周
波数を約５００ｋＨｚとする。制御部９では駆動部４に
送信開始信号を出力すると同時に、タイマ７の時間計測
を開始させる。駆動部４は送信開始信号を受けると超音
波送受波器３を駆動し、超音波パルスを送信する。送信
された超音波パルスは流量測定内を伝搬し超音波送受波
器２で受信される。受信された超音波パルスは超音波送
受波器２で電気信号に変換され、受信検知回路６に出力
される。受信検知回路６では受信信号の受信タイミング
を決定し、タイマ７を停止させ、演算部８で伝搬時間ｔ
１を演算する。
流体を例えばＬＰガス、超音波送受波器２、３の駆動周
波数を約５００ｋＨｚとする。制御部９では駆動部４に
送信開始信号を出力すると同時に、タイマ７の時間計測
を開始させる。駆動部４は送信開始信号を受けると超音
波送受波器３を駆動し、超音波パルスを送信する。送信
された超音波パルスは流量測定内を伝搬し超音波送受波
器２で受信される。受信された超音波パルスは超音波送
受波器２で電気信号に変換され、受信検知回路６に出力
される。受信検知回路６では受信信号の受信タイミング
を決定し、タイマ７を停止させ、演算部８で伝搬時間ｔ
１を演算する。
【００２１】引き続き切替回路５で駆動部４と受信検知
回路６に接続する超音波送受波器２、３を切り替え、再
び制御部９では駆動部４に送信開始信号を出力すると同
時に、タイマ７の時間計測を開始させる。伝搬時間ｔ１
の測定と逆に、超音波送受波器２で超音波パルスを送信
し、超音波送受波器３で受信し、演算部８で伝搬時間ｔ
２を演算する。
回路６に接続する超音波送受波器２、３を切り替え、再
び制御部９では駆動部４に送信開始信号を出力すると同
時に、タイマ７の時間計測を開始させる。伝搬時間ｔ１
の測定と逆に、超音波送受波器２で超音波パルスを送信
し、超音波送受波器３で受信し、演算部８で伝搬時間ｔ
２を演算する。
【００２２】ここで、超音波送受波器２と超音波送受波
器３の中心を結ぶ距離をＬ、ＬＰガスの無風状態での音
速をＣ、流量測定部１内での流速をＶ、非測定流体の流
れの方向と超音波送受波器２，３の中心を結ぶ線との角
度をθとすると、伝搬時間ｔ１、ｔ２は、（数１）（数
２）で示される。（数１）（数２）より被測定流体の音
速Ｃを消去して、流速Ｖを求めると（数３）が得られ
る。Ｌは既知であるのでｔ１とｔ２を測定すれば流速Ｖ
が求められる。
器３の中心を結ぶ距離をＬ、ＬＰガスの無風状態での音
速をＣ、流量測定部１内での流速をＶ、非測定流体の流
れの方向と超音波送受波器２，３の中心を結ぶ線との角
度をθとすると、伝搬時間ｔ１、ｔ２は、（数１）（数
２）で示される。（数１）（数２）より被測定流体の音
速Ｃを消去して、流速Ｖを求めると（数３）が得られ
る。Ｌは既知であるのでｔ１とｔ２を測定すれば流速Ｖ
が求められる。
【００２３】
【数１】
【００２４】
【数２】
【００２５】
【数３】
【００２６】ただしｔ１とｔ２の時間差は流速Ｖが遅い
ときには極めて小さく、正確に計測することは困難であ
る。そこで一般的には測定をＮ回繰り返して平均化する
手法や、シングアラウンド法を用いて伝搬時間ｔ１、ｔ
２の測定精度を向上させ、流速Ｖの精度を高めている。
この流速Ｖと流量測定部１の面積をＳ、補正係数をＫと
すれば、流量Ｑは（数４）で演算できる。
ときには極めて小さく、正確に計測することは困難であ
る。そこで一般的には測定をＮ回繰り返して平均化する
手法や、シングアラウンド法を用いて伝搬時間ｔ１、ｔ
２の測定精度を向上させ、流速Ｖの精度を高めている。
この流速Ｖと流量測定部１の面積をＳ、補正係数をＫと
すれば、流量Ｑは（数４）で演算できる。
【００２７】
【数４】
【００２８】次に超音波流量計に用いる超音波送受波器
について示す。超音波流量計において流量の測定精度を
向上させるためには、一対の超音波送受波器の特性が一
致しているほうが好ましい。しかし一般的な電気的接続
方法であるリード線をハンダ付けする方法を用いると、
熱的影響や付着するハンダ量によって超音波送受波器の
周波数特性や送受信感度に影響を与えることがある。そ
こで、周波数特性や送受信感度のばらつきを少なくする
ため図２に示す構成の超音波送受波器を用いる。図２に
おいて、超音波送受波器１０は電極面１２および電極面
１３を有する圧電体１１、整合層１４、ＳＵＳ製の有天
筒状のケース１５、導電性を有する弾性体１６、2本の
端子１７および端子１８を有する端子板１９で構成され
る。なお、電極面１２および電極面１３は１辺が約７．
６ｍｍの正方形で、整合層１４は直径が約１１ｍｍ、ケ
ース１５の天部付近の直径は約１１ｍｍとする。
について示す。超音波流量計において流量の測定精度を
向上させるためには、一対の超音波送受波器の特性が一
致しているほうが好ましい。しかし一般的な電気的接続
方法であるリード線をハンダ付けする方法を用いると、
熱的影響や付着するハンダ量によって超音波送受波器の
周波数特性や送受信感度に影響を与えることがある。そ
こで、周波数特性や送受信感度のばらつきを少なくする
ため図２に示す構成の超音波送受波器を用いる。図２に
おいて、超音波送受波器１０は電極面１２および電極面
１３を有する圧電体１１、整合層１４、ＳＵＳ製の有天
筒状のケース１５、導電性を有する弾性体１６、2本の
端子１７および端子１８を有する端子板１９で構成され
る。なお、電極面１２および電極面１３は１辺が約７．
６ｍｍの正方形で、整合層１４は直径が約１１ｍｍ、ケ
ース１５の天部付近の直径は約１１ｍｍとする。
【００２９】まず整合層１４と圧電体１１の電極面１２
は厚さ０．２mmのＳＵＳ製のケース１５の天部に例えば
エポキシ系接着剤を用いてそれぞれ接着固定する。この
とき接着剤の厚みを薄くすることにより、接着固定と同
時に電極面１２とケース１５の電気的接続もとることが
できる。次に導電性を有する弾性体１６（例えばシリコ
ン系ゴムからなる導電ゴム）を圧電体１１の電極面１３
と端子板１９の端子１７で挟んで加圧し、この状態で端
子板１９の外周付近２３とケース1５の外周付近２４を
電気溶接により接続する。なお端子板１９の外周部２１
と中心部２２は例えば鉄製で、外周部２１には端子１
８、中心部２２には端子１７が設けられており、外周部
２１と中心部２２はガラス２０で電気的に絶縁されてい
る。この結果、電極面１３と端子１７は電気的に接続さ
れ、電極面１２は外部電極を兼ねたケース１５、端子板
１９の外周部２１を介して端子１８に電気的に接続され
る。
は厚さ０．２mmのＳＵＳ製のケース１５の天部に例えば
エポキシ系接着剤を用いてそれぞれ接着固定する。この
とき接着剤の厚みを薄くすることにより、接着固定と同
時に電極面１２とケース１５の電気的接続もとることが
できる。次に導電性を有する弾性体１６（例えばシリコ
ン系ゴムからなる導電ゴム）を圧電体１１の電極面１３
と端子板１９の端子１７で挟んで加圧し、この状態で端
子板１９の外周付近２３とケース1５の外周付近２４を
電気溶接により接続する。なお端子板１９の外周部２１
と中心部２２は例えば鉄製で、外周部２１には端子１
８、中心部２２には端子１７が設けられており、外周部
２１と中心部２２はガラス２０で電気的に絶縁されてい
る。この結果、電極面１３と端子１７は電気的に接続さ
れ、電極面１２は外部電極を兼ねたケース１５、端子板
１９の外周部２１を介して端子１８に電気的に接続され
る。
【００３０】以上のように構成した超音波送受波器１０
では、圧電体１１に対し熱的影響や機械的な負荷を与え
ないため、圧電体１１、ケース１２、整合層１４の特性
や寸法を管理すれば、特性のバラツキが低減でき、特性
が一致した一対の超音波送受波器を容易に得ることが可
能となる。この結果、超音波流量計の測定精度が向上で
きる。さらにリード線を用いないため断線による不良が
低減でき、ハンダによる環境負荷を低減することもでき
る。
では、圧電体１１に対し熱的影響や機械的な負荷を与え
ないため、圧電体１１、ケース１２、整合層１４の特性
や寸法を管理すれば、特性のバラツキが低減でき、特性
が一致した一対の超音波送受波器を容易に得ることが可
能となる。この結果、超音波流量計の測定精度が向上で
きる。さらにリード線を用いないため断線による不良が
低減でき、ハンダによる環境負荷を低減することもでき
る。
【００３１】なお本実施の形態では弾性体１６にシリコ
ン系ゴムからなる導電ゴムを用いるとしたが、導電性を
有する弾性体であればNBRゴムや液晶ポリマ等の他の弾
性材料でも構わない。また非測定流体をLPガスとした
が、都市ガスや空気などの気体や水などの液体でも構わ
ない。超音波送受波器２、３の周波数を５００ｋHzとし
たが、５００ｋHz以外の非測定流体の計測に適した周波
数を選択して構わない。また超音波送受波器２，３を流
れの方向に対して斜めに配置するとしたが、流れに対し
て平行に配置しても構わないし、流量測定部１の内壁面
の反射を利用する位置に配置しても構わない。また外周
部２１と中心部２２はガラス２０で電気的に絶縁されて
いるとしたが、絶縁体であればガラス以外の材料でもよ
く、例えばエポキシ樹脂のような樹脂でも構わない。ま
た圧電体１１を有天筒状のケース１５の天部に接着固定
するとしたが、上記条件に限定されるわけでなく、ケー
ス１５は有天筒状以外の形状でも構わないし、流量測定
部１の外壁面に接着などにより配置しても構わない。ま
たケース１５を超音波を送受信する方向に用いている
が、送受信する方向と対向する方向に用いても構わな
い。また超音波送受波器２、３を超音波流量計に用いる
としたが、探傷用の超音波送受波器、医療用の超音波プ
ローブ、測距用の超音波送受波器、水中用の超音波ソナ
ーなどに用いても構わない。さらにケース１５と端子板
１９で構成される空間を乾燥した窒素や不活性ガスで置
換すると、電極面１２、１３の酸化や弾性体の劣化が防
止でき、さらに信頼性が向上できる。
ン系ゴムからなる導電ゴムを用いるとしたが、導電性を
有する弾性体であればNBRゴムや液晶ポリマ等の他の弾
性材料でも構わない。また非測定流体をLPガスとした
が、都市ガスや空気などの気体や水などの液体でも構わ
ない。超音波送受波器２、３の周波数を５００ｋHzとし
たが、５００ｋHz以外の非測定流体の計測に適した周波
数を選択して構わない。また超音波送受波器２，３を流
れの方向に対して斜めに配置するとしたが、流れに対し
て平行に配置しても構わないし、流量測定部１の内壁面
の反射を利用する位置に配置しても構わない。また外周
部２１と中心部２２はガラス２０で電気的に絶縁されて
いるとしたが、絶縁体であればガラス以外の材料でもよ
く、例えばエポキシ樹脂のような樹脂でも構わない。ま
た圧電体１１を有天筒状のケース１５の天部に接着固定
するとしたが、上記条件に限定されるわけでなく、ケー
ス１５は有天筒状以外の形状でも構わないし、流量測定
部１の外壁面に接着などにより配置しても構わない。ま
たケース１５を超音波を送受信する方向に用いている
が、送受信する方向と対向する方向に用いても構わな
い。また超音波送受波器２、３を超音波流量計に用いる
としたが、探傷用の超音波送受波器、医療用の超音波プ
ローブ、測距用の超音波送受波器、水中用の超音波ソナ
ーなどに用いても構わない。さらにケース１５と端子板
１９で構成される空間を乾燥した窒素や不活性ガスで置
換すると、電極面１２、１３の酸化や弾性体の劣化が防
止でき、さらに信頼性が向上できる。
【００３２】（実施の形態２）以下、本発明の一実施の
形態について、図面を参照しながら説明する。図３は本
実施の形態の超音波送受波器の断面図である。２５は超
音波送受波器で、電極面１２および電極面１３を有する
圧電体１１、整合層１４、ケース１５、2本の端子１７
および端子１８を有する端子板１９、端子１８と端子１
７を電気的に絶縁するためのガラス２０で、以上は図２
の構成と同様なものである。図２の構成と異なるのは、
導電性を有する弾性体２６および弾性体２７を用いて圧
電体１１の２つの電極面１２および電極面１３の電気的
接続をそれぞれ行った点である。なお、超音波流量計の
動作、作用は（実施の形態１）と同様なので省略する。
形態について、図面を参照しながら説明する。図３は本
実施の形態の超音波送受波器の断面図である。２５は超
音波送受波器で、電極面１２および電極面１３を有する
圧電体１１、整合層１４、ケース１５、2本の端子１７
および端子１８を有する端子板１９、端子１８と端子１
７を電気的に絶縁するためのガラス２０で、以上は図２
の構成と同様なものである。図２の構成と異なるのは、
導電性を有する弾性体２６および弾性体２７を用いて圧
電体１１の２つの電極面１２および電極面１３の電気的
接続をそれぞれ行った点である。なお、超音波流量計の
動作、作用は（実施の形態１）と同様なので省略する。
【００３３】圧電体１１の電極面１２とケース１５の電
気的接続を接着でなく、導電性を有する弾性体２６を用
いた超音波受波器２５の組み立て方法の一例を示す。ま
ず、整合層１４は厚さ０．２ｍｍのＳＵＳ製ケース１５
の天部に例えばエポキシ系接着剤を用いて接着固定す
る。次にケース１５の内側に導電性を有する弾性体２６
（例えばシリコン系ゴムからなる導電ゴム）を配置し、
圧電体１１の電極面１２が弾性体２６と接触するように
配置する。次に弾性体２７（例えばシリコン系ゴムから
なる導電ゴム）を圧電体１１の電極面１３に接触するよ
うに配置する。弾性体２７と端子板１９の端子中心部２
２で挟んで加圧し、この状態で端子板１９の外周付近２
３とケース１５の外周付近２４を電気溶接により接続す
る。なお端子板１９の外周部２１と中心部２２は例えば
鉄製で、外周部２１には端子１８、中心部２２には端子
１７が設けられており、外周部２１と中心部２２はガラ
ス２０で電気的に絶縁されている。この結果、電極面１
３と端子１７は電気的に接続され、電極面１２は外部電
極を兼ねたケース１５、端子板１９の外周部２１を介し
て端子１８に電気的に接続される。
気的接続を接着でなく、導電性を有する弾性体２６を用
いた超音波受波器２５の組み立て方法の一例を示す。ま
ず、整合層１４は厚さ０．２ｍｍのＳＵＳ製ケース１５
の天部に例えばエポキシ系接着剤を用いて接着固定す
る。次にケース１５の内側に導電性を有する弾性体２６
（例えばシリコン系ゴムからなる導電ゴム）を配置し、
圧電体１１の電極面１２が弾性体２６と接触するように
配置する。次に弾性体２７（例えばシリコン系ゴムから
なる導電ゴム）を圧電体１１の電極面１３に接触するよ
うに配置する。弾性体２７と端子板１９の端子中心部２
２で挟んで加圧し、この状態で端子板１９の外周付近２
３とケース１５の外周付近２４を電気溶接により接続す
る。なお端子板１９の外周部２１と中心部２２は例えば
鉄製で、外周部２１には端子１８、中心部２２には端子
１７が設けられており、外周部２１と中心部２２はガラ
ス２０で電気的に絶縁されている。この結果、電極面１
３と端子１７は電気的に接続され、電極面１２は外部電
極を兼ねたケース１５、端子板１９の外周部２１を介し
て端子１８に電気的に接続される。
【００３４】以上のように構成した超音波送受波器２５
では、圧電体１１の電極面１２とケース１５の電気的接
続を接着でなく、弾性体２６および弾性体２７を用いた
加圧接続にしたため、接着剤の厚みのばらつきによる周
波数特性や送受信感度のばらつきが低減できるので、さ
らに高精度な計測が可能となる。
では、圧電体１１の電極面１２とケース１５の電気的接
続を接着でなく、弾性体２６および弾性体２７を用いた
加圧接続にしたため、接着剤の厚みのばらつきによる周
波数特性や送受信感度のばらつきが低減できるので、さ
らに高精度な計測が可能となる。
【００３５】なお本実施の形態では弾性体２６および弾
性体２７にシリコン系ゴムからなる導電ゴムを用いると
したが、導電性を有する弾性体であればNBRゴムや液晶
ポリマ等の他の弾性材料でも構わない。
性体２７にシリコン系ゴムからなる導電ゴムを用いると
したが、導電性を有する弾性体であればNBRゴムや液晶
ポリマ等の他の弾性材料でも構わない。
【００３６】（実施の形態３）以下、本発明の一実施の
形態について、図面を参照しながら説明する。図４は本
実施の形態の超音波送受波器の断面図である。２８は超
音波送受波器で、電極面１２および電極面１３を有する
圧電体１１、整合層１４、ケース１５、導電性を有する
弾性体１６で、以上は図２の構成と同様なものである。
図２の構成と異なるのは、２本の端子１７および端子１
８を有する端子板２９に、前記弾性体１６が横方向へ移
動することを防止する手段として凹部３０を設けている
点である。なお超音波流量計の動作、作用は（実施の形
態１）と同様なので省略する。
形態について、図面を参照しながら説明する。図４は本
実施の形態の超音波送受波器の断面図である。２８は超
音波送受波器で、電極面１２および電極面１３を有する
圧電体１１、整合層１４、ケース１５、導電性を有する
弾性体１６で、以上は図２の構成と同様なものである。
図２の構成と異なるのは、２本の端子１７および端子１
８を有する端子板２９に、前記弾性体１６が横方向へ移
動することを防止する手段として凹部３０を設けている
点である。なお超音波流量計の動作、作用は（実施の形
態１）と同様なので省略する。
【００３７】まず端子板２９の構成を示す。端子板２９
の外周部２１と中心部２２は例えば鉄製で、端子板２９
の中心付近に凹部３０が形成されるよう外周部２１より
も中心部２２の厚みは薄い。外周部２１と中心部２２は
ガラス２０で電気的に絶縁されており、外周部２１とガ
ラス２０の厚みはほぼ同じとする。外周部２１には端子
１８、中心部２２には端子１７を設ける。
の外周部２１と中心部２２は例えば鉄製で、端子板２９
の中心付近に凹部３０が形成されるよう外周部２１より
も中心部２２の厚みは薄い。外周部２１と中心部２２は
ガラス２０で電気的に絶縁されており、外周部２１とガ
ラス２０の厚みはほぼ同じとする。外周部２１には端子
１８、中心部２２には端子１７を設ける。
【００３８】以上のように構成した端子板２９を用いた
超音波送受波器２８の組み立て方法の一例を示す。まず
整合層１４と圧電体１１の電極面１２は厚さ０．２mmの
ＳＵＳ製のケース１５の天部に例えばエポキシ系接着剤
を用いてそれぞれ接着固定する。このとき接着剤の厚み
を薄くすることにより、接着固定と同時に電極面１２と
ケース１５の電気的接続も行う。次に凹部３０に導電性
ゴムから成る弾性体１６を落としこむように配置し、こ
の弾性体１６を電極面１３と中心部２２で挟んで加圧
し、この状態で端子板２９の外周付近２３とケース1５
の外周付近２４を電気溶接により接続する。
超音波送受波器２８の組み立て方法の一例を示す。まず
整合層１４と圧電体１１の電極面１２は厚さ０．２mmの
ＳＵＳ製のケース１５の天部に例えばエポキシ系接着剤
を用いてそれぞれ接着固定する。このとき接着剤の厚み
を薄くすることにより、接着固定と同時に電極面１２と
ケース１５の電気的接続も行う。次に凹部３０に導電性
ゴムから成る弾性体１６を落としこむように配置し、こ
の弾性体１６を電極面１３と中心部２２で挟んで加圧
し、この状態で端子板２９の外周付近２３とケース1５
の外周付近２４を電気溶接により接続する。
【００３９】以上のように構成した超音波送受波器２８
では、弾性体１６が横方向へ移動することを凹部３０で
防止しているため、弾性体１６の移動による接触不良を
防止することができるため信頼性が向上する。さらに、
弾性体１６を端子板２９の凹部３０に落としこむように
配置するため、端子板２９を固定する際に弾性体１６の
移動が防止されるため、組立てが容易になる。
では、弾性体１６が横方向へ移動することを凹部３０で
防止しているため、弾性体１６の移動による接触不良を
防止することができるため信頼性が向上する。さらに、
弾性体１６を端子板２９の凹部３０に落としこむように
配置するため、端子板２９を固定する際に弾性体１６の
移動が防止されるため、組立てが容易になる。
【００４０】なお本実施の形態では外周部２１とガラス
２０の厚みをほぼ等しくするとしたが、弾性体１６によ
り外周部２１と中心部２２が電気的に短絡しないのであ
れば厚みをほぼ等しくする必要はない。また、外周部２
１よりも中心部２２の厚みを薄くして凹部３０を形成す
るとしたが、中心部２２に凹部を設けても構わない。
２０の厚みをほぼ等しくするとしたが、弾性体１６によ
り外周部２１と中心部２２が電気的に短絡しないのであ
れば厚みをほぼ等しくする必要はない。また、外周部２
１よりも中心部２２の厚みを薄くして凹部３０を形成す
るとしたが、中心部２２に凹部を設けても構わない。
【００４１】（実施の形態４）以下、本発明の一実施の
形態について、図面を参照しながら説明する。図５は本
実施の形態の超音波送受波器の断面図である。３１は超
音波送受波器で、電極面１２および電極面１３を有する
圧電体１１、整合層１４、ケース１５、導電性を有する
弾性体１６で、以上は図２の構成と同様なものである。
図２の構成と異なるのは、２本の端子１７および端子１
８を有する端子板３２に、前記弾性体１６が横方向へ移
動することを防止する手段として突起部３３を設けてい
る点である。なお超音波流量計の動作、作用は（実施の
形態１）と同様なので省略する。
形態について、図面を参照しながら説明する。図５は本
実施の形態の超音波送受波器の断面図である。３１は超
音波送受波器で、電極面１２および電極面１３を有する
圧電体１１、整合層１４、ケース１５、導電性を有する
弾性体１６で、以上は図２の構成と同様なものである。
図２の構成と異なるのは、２本の端子１７および端子１
８を有する端子板３２に、前記弾性体１６が横方向へ移
動することを防止する手段として突起部３３を設けてい
る点である。なお超音波流量計の動作、作用は（実施の
形態１）と同様なので省略する。
【００４２】まず、端子板３２の構成を示す。端子板３
２の外周部２１と中心部２２は例えば鉄製で、外周部２
１と中心部２２はガラス２０で電気的に絶縁されてお
り、ガラス２０は端子板３２に突起部３３が形成される
よう外周部２１および中心部２２よりも厚みは厚い。外
周部２１には端子１８、中心部２２には端子１７を設け
る。
２の外周部２１と中心部２２は例えば鉄製で、外周部２
１と中心部２２はガラス２０で電気的に絶縁されてお
り、ガラス２０は端子板３２に突起部３３が形成される
よう外周部２１および中心部２２よりも厚みは厚い。外
周部２１には端子１８、中心部２２には端子１７を設け
る。
【００４３】以上のように構成した端子板３２を用いた
超音波送受波器３１の組み立て方法の一例を示す。まず
整合層１４と圧電体１１の電極面１２は厚さ０．２ｍｍ
のＳＵＳ製ケース１５の天部に例えばエポキシ系接着剤
を用いてそれぞれ接着固定する。このとき接着剤の厚み
を薄くすることにより、接着固定と同時に電極面１２と
ケース１５の電気的接続も行う。次に端子板３２の突起
部３３の内側に導電性ゴムから成る弾性体１６を配置
し、この弾性体１６を電極面１３と中心部２２で挟んで
加圧し、この状態で端子板３２の外周付近２３とケース
１５の外周付近２４を電気溶接により接続する。
超音波送受波器３１の組み立て方法の一例を示す。まず
整合層１４と圧電体１１の電極面１２は厚さ０．２ｍｍ
のＳＵＳ製ケース１５の天部に例えばエポキシ系接着剤
を用いてそれぞれ接着固定する。このとき接着剤の厚み
を薄くすることにより、接着固定と同時に電極面１２と
ケース１５の電気的接続も行う。次に端子板３２の突起
部３３の内側に導電性ゴムから成る弾性体１６を配置
し、この弾性体１６を電極面１３と中心部２２で挟んで
加圧し、この状態で端子板３２の外周付近２３とケース
１５の外周付近２４を電気溶接により接続する。
【００４４】以上のように構成した超音波送受波器３１
では、弾性体１６が横方向へ移動することを突起部３３
で防止しているため、弾性体１６の移動による接触不良
を防止することができるため信頼性が向上する。さら
に、弾性体１６を端子板３２の突起部３３に落としこむ
ように配置するため、端子板３２を固定する際に弾性体
１６の移動が防止されるため、組立てが容易になる。
では、弾性体１６が横方向へ移動することを突起部３３
で防止しているため、弾性体１６の移動による接触不良
を防止することができるため信頼性が向上する。さら
に、弾性体１６を端子板３２の突起部３３に落としこむ
ように配置するため、端子板３２を固定する際に弾性体
１６の移動が防止されるため、組立てが容易になる。
【００４５】なお本実施の形態ではガラス２０に突起部
３３を形成するとしたが、中心部２２の外周に突起部を
設けて、中心部２２と外周部２１とを絶縁しても構わな
い。
３３を形成するとしたが、中心部２２の外周に突起部を
設けて、中心部２２と外周部２１とを絶縁しても構わな
い。
【００４６】（実施の形態５）以下、本発明の一実施の
形態について、図面を参照しながら説明する。図６は本
実施の形態の超音波送受波器の断面図である。３４は超
音波送受波器で、電極面１２および電極面１３を有する
圧電体１１、整合層１４、ケース１５、２本の端子１７
および端子１８を有する端子板１９で、以上は図２の構
成と同様なものである。図２の構成と異なるのは、導電
性を有する弾性体３５に導電部３６と絶縁部３７を設け
ている点である。なお超音波流量計の動作、作用は（実
施の形態１）と同様なので省略する。
形態について、図面を参照しながら説明する。図６は本
実施の形態の超音波送受波器の断面図である。３４は超
音波送受波器で、電極面１２および電極面１３を有する
圧電体１１、整合層１４、ケース１５、２本の端子１７
および端子１８を有する端子板１９で、以上は図２の構
成と同様なものである。図２の構成と異なるのは、導電
性を有する弾性体３５に導電部３６と絶縁部３７を設け
ている点である。なお超音波流量計の動作、作用は（実
施の形態１）と同様なので省略する。
【００４７】まず導電性を有する弾性体３５の構成につ
いて図面を参照しながら説明する。図７は導電性を有す
る弾性体３５の断面図である。導電部３６は例えば導電
性を有するシリコン系ゴムで、導電部３６の周囲を取り
囲むように例えば絶縁性を有するシリコン系ゴムから成
る絶縁部３７が配置されている。
いて図面を参照しながら説明する。図７は導電性を有す
る弾性体３５の断面図である。導電部３６は例えば導電
性を有するシリコン系ゴムで、導電部３６の周囲を取り
囲むように例えば絶縁性を有するシリコン系ゴムから成
る絶縁部３７が配置されている。
【００４８】以上のように構成した弾性体３５を用いた
超音波送受波器３４の組み立て方法の一例を示す。まず
整合層１４と圧電体１１の電極面１２は厚さ０．２ｍｍ
のＳＵＳ製のケース１５の天部に例えばエポキシ系接着
剤を用いてそれぞれ接着固定する。このとき接着剤の厚
みを薄くすることにより、接着固定と同時に電極面１２
とケース１５の電気的接続も行う。次に導電性を有する
弾性体３５を圧電体１１の電極面１３と端子板１９の中
心部２２で挟んで加圧し、この状態で端子板１９の外周
付近２３とケース１５の外周付近２４を電気溶接により
接続する。なお端子板１９の外周部２１と中心部２２は
例えば鉄製で、外周部２１には端子１８、中心部２２に
は端子１７が設けられており、外周部２１と中心部２２
はガラス２０で電気的に絶縁されている。この結果、電
極面１３と端子１７は電気的に接続され、電極面１２は
外部電極を兼ねたケース１５、端子板１９の外周部２１
を介して端子１８に電気的に接続される。
超音波送受波器３４の組み立て方法の一例を示す。まず
整合層１４と圧電体１１の電極面１２は厚さ０．２ｍｍ
のＳＵＳ製のケース１５の天部に例えばエポキシ系接着
剤を用いてそれぞれ接着固定する。このとき接着剤の厚
みを薄くすることにより、接着固定と同時に電極面１２
とケース１５の電気的接続も行う。次に導電性を有する
弾性体３５を圧電体１１の電極面１３と端子板１９の中
心部２２で挟んで加圧し、この状態で端子板１９の外周
付近２３とケース１５の外周付近２４を電気溶接により
接続する。なお端子板１９の外周部２１と中心部２２は
例えば鉄製で、外周部２１には端子１８、中心部２２に
は端子１７が設けられており、外周部２１と中心部２２
はガラス２０で電気的に絶縁されている。この結果、電
極面１３と端子１７は電気的に接続され、電極面１２は
外部電極を兼ねたケース１５、端子板１９の外周部２１
を介して端子１８に電気的に接続される。
【００４９】以上のように構成した超音波送受波器３４
では、電気的接続に用いる弾性体３５の外周付近には絶
縁部３７を備えているため、組み立て工程で弾性体３５
の位置にずれが生じても２つの外部電極が電気的に短絡
することを防止できるので、電気的な短絡による不良が
低減でき、組み立ても容易になる。さらに信頼性も向上
する。
では、電気的接続に用いる弾性体３５の外周付近には絶
縁部３７を備えているため、組み立て工程で弾性体３５
の位置にずれが生じても２つの外部電極が電気的に短絡
することを防止できるので、電気的な短絡による不良が
低減でき、組み立ても容易になる。さらに信頼性も向上
する。
【００５０】なお本実施の形態では、材料について導電
部３６にはシリコン系ゴムからなる導電ゴムとしたが、
導電性を有する弾性体であればNBRゴムや液晶ポリマ等
の他の弾性材料でも構わない。また、絶縁部３７には絶
縁性を有するシリコン系ゴムとしたが、その他の絶縁材
料でも構わない。また導電性を有する弾性体３５の構成
を、導電部３６の周囲を絶縁部３７で囲んでいる構成と
したが、図８の弾性体３８に示すように導電層３９と絶
縁層４０を層状に交互に配置して弾性を保持するように
構成しても構わない。さらに図８に示すように、弾性体
３８の最外層を絶縁層３９とすればガラス２０の厚みを
外周部２１の厚みより薄くしても２つの外部電極が電気
的に短絡することを防止できる。
部３６にはシリコン系ゴムからなる導電ゴムとしたが、
導電性を有する弾性体であればNBRゴムや液晶ポリマ等
の他の弾性材料でも構わない。また、絶縁部３７には絶
縁性を有するシリコン系ゴムとしたが、その他の絶縁材
料でも構わない。また導電性を有する弾性体３５の構成
を、導電部３６の周囲を絶縁部３７で囲んでいる構成と
したが、図８の弾性体３８に示すように導電層３９と絶
縁層４０を層状に交互に配置して弾性を保持するように
構成しても構わない。さらに図８に示すように、弾性体
３８の最外層を絶縁層３９とすればガラス２０の厚みを
外周部２１の厚みより薄くしても２つの外部電極が電気
的に短絡することを防止できる。
【００５１】また実施の形態１〜５では、ケース１５に
整合層１４を配置しているが、非測定流体によっては整
合層１４を設ける必要がない。またケース１５をSUS製
としたが、SUS以外の鉄、アルミ、しんちゅう、銅など
の金属でも構わないし、表面に電極を設けたエポキシな
どの樹脂でも構わない。また端子板の外周部２１、中心
部２２は鉄製としたが、鉄以外のSUS、アルミ、しんち
ゅう、銅などの金属でも構わないし、表面に電極を設け
たエポキシなどの樹脂でも構わない。また端子板の外周
付近２３とケースの外周付近２４を電気溶接するとした
が、電気溶接以外の溶接でも、接着でも構わない。
整合層１４を配置しているが、非測定流体によっては整
合層１４を設ける必要がない。またケース１５をSUS製
としたが、SUS以外の鉄、アルミ、しんちゅう、銅など
の金属でも構わないし、表面に電極を設けたエポキシな
どの樹脂でも構わない。また端子板の外周部２１、中心
部２２は鉄製としたが、鉄以外のSUS、アルミ、しんち
ゅう、銅などの金属でも構わないし、表面に電極を設け
たエポキシなどの樹脂でも構わない。また端子板の外周
付近２３とケースの外周付近２４を電気溶接するとした
が、電気溶接以外の溶接でも、接着でも構わない。
【００５２】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように次の効果
が得られる。
が得られる。
【００５３】第１の超音波送受波器は、超音波パルスの
送受信を行う超音波送受波器において、対向する２つの
面に電極面を有する圧電体と、前記圧電体に電気信号を
伝達するための外部電極部を備え、圧電体の一方の電極
面と前記外部電極部は導電性を有する弾性体を用いて電
気的に接続するため、半田による熱的負荷を与えないの
で周波数特性が一致し、さらに環境負荷の低減された一
対の超音波送受波器を得ることができる。
送受信を行う超音波送受波器において、対向する２つの
面に電極面を有する圧電体と、前記圧電体に電気信号を
伝達するための外部電極部を備え、圧電体の一方の電極
面と前記外部電極部は導電性を有する弾性体を用いて電
気的に接続するため、半田による熱的負荷を与えないの
で周波数特性が一致し、さらに環境負荷の低減された一
対の超音波送受波器を得ることができる。
【００５４】第２の超音波送受波器は、２つの外部電極
部を備え、圧電体の一方の電極面と一方の前記外部電極
部は導電性を有する弾性体を用いて電気的に接続し、前
記圧電体の他方の電極面と他方の前記外部電極部は接着
により電気的に接続するため、半田による熱的負荷を与
えないので周波数特性が一致し、さらに環境負荷の低減
された一対の超音波送受波器を得ることができる。
部を備え、圧電体の一方の電極面と一方の前記外部電極
部は導電性を有する弾性体を用いて電気的に接続し、前
記圧電体の他方の電極面と他方の前記外部電極部は接着
により電気的に接続するため、半田による熱的負荷を与
えないので周波数特性が一致し、さらに環境負荷の低減
された一対の超音波送受波器を得ることができる。
【００５５】第３の超音波送受波器は、２つの外部電極
部を備え、圧電体のそれぞれの前記電極面とそれぞれの
前記外部電極部は導電性を有する弾性体を用いて電気的
に接続するため、半田による環境負荷が低減され、さら
に接着剤の厚みのばらつきによる周波数特性や送受信感
度の変動が低減されるので高精度な計測が可能な超音波
送受波器を得ることができる。
部を備え、圧電体のそれぞれの前記電極面とそれぞれの
前記外部電極部は導電性を有する弾性体を用いて電気的
に接続するため、半田による環境負荷が低減され、さら
に接着剤の厚みのばらつきによる周波数特性や送受信感
度の変動が低減されるので高精度な計測が可能な超音波
送受波器を得ることができる。
【００５６】第４の超音波送受波器は、圧電体の電極面
と外部電極部は導電性を有する前記弾性体を挟んで加圧
することにより電気的に接続するため、半田による熱的
負荷を与えないので周波数特性の変動が低減でき、組み
立ての容易な超音波送受波器を得ることができる。
と外部電極部は導電性を有する前記弾性体を挟んで加圧
することにより電気的に接続するため、半田による熱的
負荷を与えないので周波数特性の変動が低減でき、組み
立ての容易な超音波送受波器を得ることができる。
【００５７】第５の超音波送受波器は、電気的に分離さ
れた２つの端子を有する端子板を備え、２つの前記端子
はそれぞれの外部電極部と電気的に接続するため、リー
ド線を用いた外部装置との接続が容易な超音波送受波器
を得ることができる。
れた２つの端子を有する端子板を備え、２つの前記端子
はそれぞれの外部電極部と電気的に接続するため、リー
ド線を用いた外部装置との接続が容易な超音波送受波器
を得ることができる。
【００５８】第６の超音波送受波器は、前記端子板に、
導電性を有する弾性体が横方向へ移動することを防止す
るための移動防止手段を設けるため、導電性を有する弾
性体の移動による断線が防止できるので信頼性の高い超
音波送受波器を得ることができる。
導電性を有する弾性体が横方向へ移動することを防止す
るための移動防止手段を設けるため、導電性を有する弾
性体の移動による断線が防止できるので信頼性の高い超
音波送受波器を得ることができる。
【００５９】第７の超音波送受波器は、前記移動防止手
段は端子板に設けた凹部であり、前記凹部の内側に導電
性を有する弾性体と一方の外部電極部を設けるため、凹
部に導電性を有する弾性体を落とし込むように配置すれ
ば導電性を有する弾性体が横方向へ移動することによる
接触不良を防止できるので信頼性の高い超音波送受波器
を得ることができる。さらに導電性を有する弾性体の移
動が防止されるので組み立ての容易な超音波送受波器を
得ることができる。
段は端子板に設けた凹部であり、前記凹部の内側に導電
性を有する弾性体と一方の外部電極部を設けるため、凹
部に導電性を有する弾性体を落とし込むように配置すれ
ば導電性を有する弾性体が横方向へ移動することによる
接触不良を防止できるので信頼性の高い超音波送受波器
を得ることができる。さらに導電性を有する弾性体の移
動が防止されるので組み立ての容易な超音波送受波器を
得ることができる。
【００６０】第８の超音波送受波器は、前記移動防止手
段は端子板に設けた突起部であり、突起の内側に導電性
を有する弾性体と一方の外部電極部を設けるため、導電
性を有する弾性体の移動が防止されるように突起部を配
置すれば、導電性を有する弾性体が横方向へ移動するこ
とによる接触不良を防止できるので信頼性の高い超音波
送受波器を得ることができる。さらに導電性を有する弾
性体の移動が防止されるので組み立ての容易な超音波送
受波器を得ることができる。
段は端子板に設けた突起部であり、突起の内側に導電性
を有する弾性体と一方の外部電極部を設けるため、導電
性を有する弾性体の移動が防止されるように突起部を配
置すれば、導電性を有する弾性体が横方向へ移動するこ
とによる接触不良を防止できるので信頼性の高い超音波
送受波器を得ることができる。さらに導電性を有する弾
性体の移動が防止されるので組み立ての容易な超音波送
受波器を得ることができる。
【００６１】第９の超音波送受波器は、前記導電性を有
する弾性体は導電性を有する導電部と絶縁性を有する絶
縁部を備え、前記絶縁部により２つの外部電極が電気的
に短絡することを防止するため、信頼性の高い超音波送
受波器を得ることができる。
する弾性体は導電性を有する導電部と絶縁性を有する絶
縁部を備え、前記絶縁部により２つの外部電極が電気的
に短絡することを防止するため、信頼性の高い超音波送
受波器を得ることができる。
【００６２】第１０の超音波送受波器は、導電部と絶縁
部は層状に交互に配置され、両側の最外層は絶縁層であ
るため、絶縁部により２つの外部電極が電気的に短絡す
ることを防止するため電気的な短絡による不良が防止で
きるので、組み立ての容易な信頼性の高い超音波送受波
器を得ることができる。
部は層状に交互に配置され、両側の最外層は絶縁層であ
るため、絶縁部により２つの外部電極が電気的に短絡す
ることを防止するため電気的な短絡による不良が防止で
きるので、組み立ての容易な信頼性の高い超音波送受波
器を得ることができる。
【００６３】第１１の超音波送受波器は、少なくとも１
つの外部電極部は折り曲げを有するため、外部電極を固
定する場所の自由度が向上し超音波送受波器の組立てが
容易な超音波送受波器を得ることができる。
つの外部電極部は折り曲げを有するため、外部電極を固
定する場所の自由度が向上し超音波送受波器の組立てが
容易な超音波送受波器を得ることができる。
【００６４】第１２の超音波流量計は、被測定流体が流
れる流量測定部と、この流量測定部に設けられた請求項
１から１１のいづれか１項記載の１対の超音波送受波器
と、一方の前記超音波送受波器を駆動する駆動回路と、
他方の前記超音送受波器に接続され超音波パルスを検知
する受信検知回路と、前記超音波パルスの伝搬時間を測
定するタイマと、前記タイマの出力より流量を演算によ
って求める演算部を有するため、一対の超音波送受波器
の特性が一致させやすくなり、計測精度の高い超音波流
量計を得ることができる。
れる流量測定部と、この流量測定部に設けられた請求項
１から１１のいづれか１項記載の１対の超音波送受波器
と、一方の前記超音波送受波器を駆動する駆動回路と、
他方の前記超音送受波器に接続され超音波パルスを検知
する受信検知回路と、前記超音波パルスの伝搬時間を測
定するタイマと、前記タイマの出力より流量を演算によ
って求める演算部を有するため、一対の超音波送受波器
の特性が一致させやすくなり、計測精度の高い超音波流
量計を得ることができる。
【図１】本発明の一実施の形態における超音波流量計を
示すブロック図
示すブロック図
【図２】（ａ）本発明の一実施の形態における超音波送
受波器の外観図（ｂ）本発明の一実施の形態における超
音波送受波器の断面図
受波器の外観図（ｂ）本発明の一実施の形態における超
音波送受波器の断面図
【図３】本発明の一実施の形態における超音波送受波器
の断面図
の断面図
【図４】本発明の一実施の形態における超音波送受波器
の断面図
の断面図
【図５】本発明の一実施の形態における超音波送受波器
の断面図
の断面図
【図６】本発明の一実施の形態における超音波送受波器
の断面図
の断面図
【図７】本発明の一実施の形態における導電性を有する
弾性体の断面図
弾性体の断面図
【図８】本発明の一実施の形態における超音波送受波器
の変形例の断面図
の変形例の断面図
【図９】従来の超音波送受波器の断面図
１ 流量測定部 ２、３ 超音波送受波器 ４ 駆動部 ５ 切替回路 ６ 受信検知回路 ７ タイマ ８ 演算部 ９ 制御部 １０ 超音波送受波器 １１ 圧電体 １２、１３ 圧電体電極面 １４ 整合層 １５ ケース １６ 弾性体 １７、１８ 端子 １９ 端子板 ２０ ガラス ２１ 外周部 ２２ 中心部 ２３ 外周付近 ２４ 外周付近 ２５ 超音波送受波器 ２６、２７ 弾性体 ２８ 超音波送受波器 ２９ 端子板 ３０ 端子板凹部 ３１ 超音波送受波器 ３２ 端子板 ３３ 端子板突起部 ３４ 超音波送受波器 ３５ 弾性体 ３６ 導電部 ３７ 絶縁部 ３８ 弾性体 ３９ 導電層 ４０ 絶縁層 ４１ リード線 ４２ 圧電体 ４３ 電極面 ４４ 半田
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 橋本 雅彦 神奈川県川崎市多摩区東三田３丁目10番１ 号 松下技研株式会社内 (72)発明者 二宮 徹 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 黄地 謙三 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 2F035 DA05 DA19 2G064 AB05 AB29 BA05 BA21 BD18 BD35 DD32 5D019 AA12 AA18 AA26 BB28 EE02 GG09 GG12
Claims (12)
- 【請求項１】 超音波パルスの送受信を行う超音波送受
波器において、対向する２つの面に電極面を有する圧電
体と、前記圧電体に電気信号を伝達するための外部電極
部を備え、圧電体の一方の電極面と前記外部電極部は導
電性を有する弾性体を用いて電気的に接続する超音波送
受波器。 - 【請求項２】 ２つの外部電極部を備え、圧電体の一方
の電極面と一方の前記外部電極部は導電性を有する弾性
体を用いて電気的に接続し、前記圧電体の他方の電極面
と他方の前記外部電極部は接着により電気的に接続する
請求項１記載の超音波送受波器。 - 【請求項３】 ２つの外部電極部を備え、圧電体のそれ
ぞれの電極面とそれぞれの前記外部電極部は導電性を有
する弾性体を用いて電気的に接続する請求項１記載の超
音波送受波器。 - 【請求項４】 圧電体の電極面と外部電極部は導電性を
有する弾性体を挟んで加圧することにより電気的に接続
する請求項１から３のいづれか１項記載の超音波送受波
器。 - 【請求項５】 電気的に分離された２つの端子を有する
端子板を備え、２つの前記端子はそれぞれの外部電極部
と電気的に接続する請求項２から４のいづれか１項記載
の超音波送受波器。 - 【請求項６】 端子板に、導電性を有する弾性体が横方
向へ移動することを防止するための移動防止手段を設け
る請求項５記載の超音波送受波器。 - 【請求項７】 移動防止手段は端子板に設けた凹部であ
り、前記凹部の内側に導電性を有する弾性体と一方の外
部電極部を設ける請求項６記載の超音波送受波器。 - 【請求項８】 移動防止手段は端子板に設けた突起部で
あり、突起の内側に導電性を有する弾性体と一方の外部
電極部を設ける請求項６記載の超音波送受波器。 - 【請求項９】 導電性を有する弾性体は導電性を有する
導電部と絶縁性を有する絶縁部を備え、前記絶縁部によ
り２つの外部電極が電気的に短絡することを防止する請
求項２から８のいづれか１項記載の超音波送受波器。 - 【請求項１０】 導電部と絶縁部は層状に交互に配置さ
れ、両側の最外層は絶縁層である請求項９記載の超音波
送受波器。 - 【請求項１１】 少なくとも１つの外部電極部は折り曲
げを有する請求項１から４のいづれか１項記載の超音波
送受波器。 - 【請求項１２】 被測定流体が流れる流量測定部と、こ
の流量測定部に設けられた請求項１から１１のいづれか
１項記載の１対の超音波送受波器と、一方の前記超音波
送受波器を駆動する駆動回路と、他方の前記超音送受波
器に接続され超音波パルスを検知する受信検知回路と、
前記超音波パルスの伝搬時間を測定するタイマと、前記
タイマの出力より流量を演算によって求める演算部を有
する超音波流量計。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22242699A JP3596364B2 (ja) | 1999-08-05 | 1999-08-05 | 超音波送受波器および超音波流れ計測装置 |
| AT00116869T ATE343116T1 (de) | 1999-08-05 | 2000-08-04 | Ultraschallwandler und ultraschall- durchflussmesser |
| CNB001226258A CN100422691C (zh) | 1999-08-05 | 2000-08-04 | 超声波传感器和超声波流量计 |
| EP00116869A EP1074820B1 (en) | 1999-08-05 | 2000-08-04 | Ultrasonic transducer and ultrasonic flowmeter |
| DE60031334T DE60031334T2 (de) | 1999-08-05 | 2000-08-04 | Ultraschallwandler und Ultraschall-Durchflussmesser |
| KR1020000045499A KR100359981B1 (ko) | 1999-08-05 | 2000-08-05 | 초음파 트랜스듀서 및 초음파 유량계 |
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|---|---|---|---|
| JP22242699A JP3596364B2 (ja) | 1999-08-05 | 1999-08-05 | 超音波送受波器および超音波流れ計測装置 |
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|---|---|---|---|
| JP2004204393A Division JP2004286763A (ja) | 2004-07-12 | 2004-07-12 | 超音波送受波器および超音波流れ計測装置 |
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|---|---|
| JP2001050785A true JP2001050785A (ja) | 2001-02-23 |
| JP2001050785A5 JP2001050785A5 (ja) | 2004-10-28 |
| JP3596364B2 JP3596364B2 (ja) | 2004-12-02 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22242699A Expired - Lifetime JP3596364B2 (ja) | 1999-08-05 | 1999-08-05 | 超音波送受波器および超音波流れ計測装置 |
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| EP (1) | EP1074820B1 (ja) |
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| KR (1) | KR100359981B1 (ja) |
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| AT (1) | ATE343116T1 (ja) |
| DE (1) | DE60031334T2 (ja) |
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