JP3457845B2 - 高温用超音波探触子及びその取り付け方法 - Google Patents
高温用超音波探触子及びその取り付け方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高温の配管、タン
ク等の被検体の内部構造を検査する高温用超音波探触子
及びその取り付け方法に関する。
ク等の被検体の内部構造を検査する高温用超音波探触子
及びその取り付け方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、発電所に設けられている高温
配管、タンク等の被検体に超音波を伝播させ、被検体内
部の液面から反射する超音波を受信することにより被検
体内部の水位を計測する高温用超音波探触子が広く用い
られている。この種の高温用超音波探触子を図３を用い
て説明する。図３において、１は超音波を発生させる超
音波振動子であり、２は基盤となるくさびであり、くさ
び２は３の接着材又はろう材により超音波振動子１と接
合される。５はＭＩケーブル４の心線と超音波振動子１
を接続するリード線である。６は超音波振動子１，リー
ド線５等を保護するケースである。
配管、タンク等の被検体に超音波を伝播させ、被検体内
部の液面から反射する超音波を受信することにより被検
体内部の水位を計測する高温用超音波探触子が広く用い
られている。この種の高温用超音波探触子を図３を用い
て説明する。図３において、１は超音波を発生させる超
音波振動子であり、２は基盤となるくさびであり、くさ
び２は３の接着材又はろう材により超音波振動子１と接
合される。５はＭＩケーブル４の心線と超音波振動子１
を接続するリード線である。６は超音波振動子１，リー
ド線５等を保護するケースである。
【０００３】以上のように構成された高温用超音波探触
子において、ＭＩケーブル４、リード線５を介して印加
されたパルス電圧によって超音波振動子１が超音波振動
を発生させる。発生した超音波は、接着剤またはろう材
３を介してくさび２中を伝播し、図示しない被検体に伝
わる。また、上記の高温用超音波探触子を用いて、高温
の被検体に超音波を伝播させる別の方法として、カプラ
ント（接触媒質）を用いて行う方法もある。
子において、ＭＩケーブル４、リード線５を介して印加
されたパルス電圧によって超音波振動子１が超音波振動
を発生させる。発生した超音波は、接着剤またはろう材
３を介してくさび２中を伝播し、図示しない被検体に伝
わる。また、上記の高温用超音波探触子を用いて、高温
の被検体に超音波を伝播させる別の方法として、カプラ
ント（接触媒質）を用いて行う方法もある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の高温用超音
波探触子では、超音波振動子１をくさび２に接着剤又は
ろう材３により接合するのみであり、熱変化の速さ（熱
衝撃）等によって接合部に剥離が起こり、このため高温
用超音波探触子の寿命、高温時の性能が劣っていた。ま
た、カプラントを用いて、高温の被検体に超音波を伝播
させる方法では、高温環境によるカプラントの劣化が表
れて、長期にわたる超音波の伝播には支障があった。
波探触子では、超音波振動子１をくさび２に接着剤又は
ろう材３により接合するのみであり、熱変化の速さ（熱
衝撃）等によって接合部に剥離が起こり、このため高温
用超音波探触子の寿命、高温時の性能が劣っていた。ま
た、カプラントを用いて、高温の被検体に超音波を伝播
させる方法では、高温環境によるカプラントの劣化が表
れて、長期にわたる超音波の伝播には支障があった。
【０００５】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、その目的とするところは、高温環境における
超音波伝播特性及び耐久性の向上を図り得る高温用超音
波探触子及びその取り付け方法を提供することにある。
たもので、その目的とするところは、高温環境における
超音波伝播特性及び耐久性の向上を図り得る高温用超音
波探触子及びその取り付け方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
高温用超音波探触子は、被検体側の表面を表面処理した
超音波振動子と、この超音波振動子と面する側の表面を
表面処理して前記超音波振動子の表面処理された表面に
密着させるくさび材と、前記超音波振動子を前記くさび
材に押圧する押圧手段とを具備してなり、前記超音波振
動子及び前記くさび材は、使用環境温度において金属ア
マルガムを生じさせることにより密着されるものである
ことを特徴とする。
高温用超音波探触子は、被検体側の表面を表面処理した
超音波振動子と、この超音波振動子と面する側の表面を
表面処理して前記超音波振動子の表面処理された表面に
密着させるくさび材と、前記超音波振動子を前記くさび
材に押圧する押圧手段とを具備してなり、前記超音波振
動子及び前記くさび材は、使用環境温度において金属ア
マルガムを生じさせることにより密着されるものである
ことを特徴とする。
【０００７】また、本発明の請求項２に係る高温用超音
波探触子は、請求項１記載の高温用超音波探触子におい
て、前記超音波振動子に施される表面処理は、該超音波
振動子の銀電極を鏡面研磨し、この研磨面に金をメッキ
又は蒸着したものであり、前記くさび材に施される表面
処理は、くさび材の表面を鏡面研磨し、この研磨面に金
をメッキ又は蒸着したものであることを特徴とする。
波探触子は、請求項１記載の高温用超音波探触子におい
て、前記超音波振動子に施される表面処理は、該超音波
振動子の銀電極を鏡面研磨し、この研磨面に金をメッキ
又は蒸着したものであり、前記くさび材に施される表面
処理は、くさび材の表面を鏡面研磨し、この研磨面に金
をメッキ又は蒸着したものであることを特徴とする。
【０００８】また、本発明の請求項３に係る高温用超音
波探触子の取り付け方法は、超音波振動子から発生した
超音波振動をくさび材を介して被検体に伝播させる高温
用超音波探触子の取付方法において、前記高温用超音波
探触子のくさび材の被検体側の表面を表面処理し、かつ
前記高温用超音波探触子が取り付けられる側の被検体の
表面を表面処理し、前記高温用超音波探触子を前記被検
体の取付面に押圧して固定する押圧固定手段により固定
し、使用環境温度において前記表面処理されたくさび材
と被検体との間に金属アマルガムが生じ密着されること
で前記くさび材から前記被検体に超音波振動を伝播させ
ることを特徴とする。
波探触子の取り付け方法は、超音波振動子から発生した
超音波振動をくさび材を介して被検体に伝播させる高温
用超音波探触子の取付方法において、前記高温用超音波
探触子のくさび材の被検体側の表面を表面処理し、かつ
前記高温用超音波探触子が取り付けられる側の被検体の
表面を表面処理し、前記高温用超音波探触子を前記被検
体の取付面に押圧して固定する押圧固定手段により固定
し、使用環境温度において前記表面処理されたくさび材
と被検体との間に金属アマルガムが生じ密着されること
で前記くさび材から前記被検体に超音波振動を伝播させ
ることを特徴とする。
【０００９】本発明の高温用超音波探触子の取り付け方
法の望ましい形態としては、高温用超音波探触子に施さ
れる表面処理は、該高温用超音波探触子の表面を鏡面研
磨し、この研磨面に金をメッキ又は蒸着したものであ
り、被検体に施される表面処理は、被検体の表面を鏡面
研磨し、この研磨面に金をメッキ又は蒸着したものとす
る。
法の望ましい形態としては、高温用超音波探触子に施さ
れる表面処理は、該高温用超音波探触子の表面を鏡面研
磨し、この研磨面に金をメッキ又は蒸着したものであ
り、被検体に施される表面処理は、被検体の表面を鏡面
研磨し、この研磨面に金をメッキ又は蒸着したものとす
る。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の一実施形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態
に係る高温用超音波探触子の全体構成を示す断面図であ
る。１は被検体を伝播する超音波を発生させる超音波振
動子であり、その表面の銀電極を鏡面研磨し、この研磨
面全面に金メッキまたは金蒸着を施す。この超音波振動
子１にはリード線５を介して耐熱用電線のＭＩケーブル
４が接続されており、図示しない液位計処理部からの超
音波発生信号がこれらＭＩケーブル４，リード線５を介
して超音波振動子１に伝えられる。
の一実施形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態
に係る高温用超音波探触子の全体構成を示す断面図であ
る。１は被検体を伝播する超音波を発生させる超音波振
動子であり、その表面の銀電極を鏡面研磨し、この研磨
面全面に金メッキまたは金蒸着を施す。この超音波振動
子１にはリード線５を介して耐熱用電線のＭＩケーブル
４が接続されており、図示しない液位計処理部からの超
音波発生信号がこれらＭＩケーブル４，リード線５を介
して超音波振動子１に伝えられる。
【００１１】くさび２は超音波振動子１と図示しない被
検体との間に設けられるもので、超音波振動子１と接触
する面に鏡面研磨を行い、この研磨面全面に金メッキま
たは金蒸着を施したものである。このくさび２の金メッ
キ又は金蒸着を施した面と超音波振動子１の金メッキ又
は金蒸着を施した面とを接触させて高温にすることによ
り、金属アマルガムが生じて両者が密着するようになっ
ている。
検体との間に設けられるもので、超音波振動子１と接触
する面に鏡面研磨を行い、この研磨面全面に金メッキま
たは金蒸着を施したものである。このくさび２の金メッ
キ又は金蒸着を施した面と超音波振動子１の金メッキ又
は金蒸着を施した面とを接触させて高温にすることによ
り、金属アマルガムが生じて両者が密着するようになっ
ている。
【００１２】１１は超音波振動子１の振動を緩和させて
運動エネルギーを吸収するダンパー材、１２は伸縮動作
によりダンパー材１１とともに超音波振動子１をくさび
２に押しつけるバネである。１３はこれら超音波振動子
１，ダンパー材１１，バネ１２をくさび２に押しつける
ためのバネ押えであり、押し付けねじ１４によりくさび
２に固定される。
運動エネルギーを吸収するダンパー材、１２は伸縮動作
によりダンパー材１１とともに超音波振動子１をくさび
２に押しつけるバネである。１３はこれら超音波振動子
１，ダンパー材１１，バネ１２をくさび２に押しつける
ためのバネ押えであり、押し付けねじ１４によりくさび
２に固定される。
【００１３】これら超音波振動子１，ダンパー材１１，
バネ１２，バネ押え１３，押し付けねじ１４はくさび２
とくさび２の上面に取り付けられたケース６で被包され
ている。ケース６の側面には貫通穴が設けられ、この貫
通穴を通るようにＭＩケーブル４が取り付けられてい
る。
バネ１２，バネ押え１３，押し付けねじ１４はくさび２
とくさび２の上面に取り付けられたケース６で被包され
ている。ケース６の側面には貫通穴が設けられ、この貫
通穴を通るようにＭＩケーブル４が取り付けられてい
る。
【００１４】また、図１に示した高温用超音波探触子１
６を被検体に取り付けた場合を図２により説明する。２
８は被検体となる高温の配管であり、この配管内部の水
位を計測し、水位を調整するために高温用超音波探触子
１６を取り付ける。高温用超音波探触子１６の被検面
は、鏡面研磨され、この研磨面に金メッキまたは金蒸着
が施される。
６を被検体に取り付けた場合を図２により説明する。２
８は被検体となる高温の配管であり、この配管内部の水
位を計測し、水位を調整するために高温用超音波探触子
１６を取り付ける。高温用超音波探触子１６の被検面
は、鏡面研磨され、この研磨面に金メッキまたは金蒸着
が施される。
【００１５】２９は高温用超音波探触子１６と配管２８
を接触させるための表面処理部である。この表面処理部
２９は、高温用超音波探触子１６と配管２８の各接触面
を鏡面研磨し、この研磨面に金メッキまたは金蒸着が施
されたものであり、高温超音波探触子１６の被検面とを
接触させて高温にすることにより金属アマルガムが生
じ、両者が密着するようになっている。２２は液位計処
理部であり、超音波発生信号を生成し、同軸ケーブル２
１、ＭＩケーブル４、リード線５を介して超音波振動子
１に伝えるものである。
を接触させるための表面処理部である。この表面処理部
２９は、高温用超音波探触子１６と配管２８の各接触面
を鏡面研磨し、この研磨面に金メッキまたは金蒸着が施
されたものであり、高温超音波探触子１６の被検面とを
接触させて高温にすることにより金属アマルガムが生
じ、両者が密着するようになっている。２２は液位計処
理部であり、超音波発生信号を生成し、同軸ケーブル２
１、ＭＩケーブル４、リード線５を介して超音波振動子
１に伝えるものである。
【００１６】２３は高温用超音波探触子１６を覆うよう
にして設けられ、探触子１６を配管２８に取り付ける取
付金具であり、被検体である配管２８を囲むように設け
られた取付ベルト２４とともに高温用超音波探触子１６
を固定する。
にして設けられ、探触子１６を配管２８に取り付ける取
付金具であり、被検体である配管２８を囲むように設け
られた取付ベルト２４とともに高温用超音波探触子１６
を固定する。
【００１７】２５は高温用超音波探触子１６を配管２８
に押しつける取付バネであり、バネ押え２６により取付
金具２３に固定される。この取付バネ２５の押しつけ力
は、押しつけ力調整ねじ２７で調整可能である。３０は
計測すべき液面であり、高温用超音波探触子１６で発生
した超音波振動がくさび２，配管２８を介して超音波ビ
ーム３１として液面３０で反射する。この反射波を受信
することにより、液面３０の水位を計測することができ
る。
に押しつける取付バネであり、バネ押え２６により取付
金具２３に固定される。この取付バネ２５の押しつけ力
は、押しつけ力調整ねじ２７で調整可能である。３０は
計測すべき液面であり、高温用超音波探触子１６で発生
した超音波振動がくさび２，配管２８を介して超音波ビ
ーム３１として液面３０で反射する。この反射波を受信
することにより、液面３０の水位を計測することができ
る。
【００１８】上記実施形態に係る高温用超音波探触子の
動作を説明する。図２に示す液位計処理部２２は超音波
発生信号を生成し、同軸ケーブル２１，ＭＩケーブル
４，リード線５を介して超音波振動子１に伝える。超音
波振動子１は、この超音波発生信号を受けて超音波を発
生させる。発生した超音波は金メッキあるいは金蒸着が
施された表面処理部１５を介してくさび２に伝播する。
さらに、くさび２から表面処理部２９を介して配管２８
に伝播する。そして、配管２８内の液中を超音波ビーム
３１として伝播して液面３０で反射する。
動作を説明する。図２に示す液位計処理部２２は超音波
発生信号を生成し、同軸ケーブル２１，ＭＩケーブル
４，リード線５を介して超音波振動子１に伝える。超音
波振動子１は、この超音波発生信号を受けて超音波を発
生させる。発生した超音波は金メッキあるいは金蒸着が
施された表面処理部１５を介してくさび２に伝播する。
さらに、くさび２から表面処理部２９を介して配管２８
に伝播する。そして、配管２８内の液中を超音波ビーム
３１として伝播して液面３０で反射する。
【００１９】反射した超音波ビーム３１は配管２８，く
さび２を介して超音波振動子１で受信される。受信され
た超音波ビーム３１は電気信号に変換されてリード線
５，ＭＩケーブル４，同軸ケーブル２１を介して液位計
処理部２２に伝えられる。液位計処理部２２は、入力さ
れた電気信号と超音波発生信号の時間差に基づいて液面
３０の水位を算出する。
さび２を介して超音波振動子１で受信される。受信され
た超音波ビーム３１は電気信号に変換されてリード線
５，ＭＩケーブル４，同軸ケーブル２１を介して液位計
処理部２２に伝えられる。液位計処理部２２は、入力さ
れた電気信号と超音波発生信号の時間差に基づいて液面
３０の水位を算出する。
【００２０】上記のように構成された超音波探触子１及
びくさび２間、くさび２及び配管２８間の表面処理部１
５，２９が高温に加熱されることにより、これら接触面
に金属アマルガムが生じて密着する。従って、高温用超
音波探触子１６から発生する超音波を配管２８に良好に
伝播させることができる。さらにこの発生した超音波は
配管２８内の液面に伝播し、液面からの反射波を受信す
ることも可能である。
びくさび２間、くさび２及び配管２８間の表面処理部１
５，２９が高温に加熱されることにより、これら接触面
に金属アマルガムが生じて密着する。従って、高温用超
音波探触子１６から発生する超音波を配管２８に良好に
伝播させることができる。さらにこの発生した超音波は
配管２８内の液面に伝播し、液面からの反射波を受信す
ることも可能である。
【００２１】また、使用環境温度が圧接した温度よりも
高温になっても超音波振動子１とくさび２間及び高温用
超音波探触子１６と被検体の間の圧接による密着は、バ
ネ１２，取付バネ２５の押しつけ力が保持されている間
は再構成される。従って、圧接温度よりもさらに高温と
なった場合でも適用可能である。
高温になっても超音波振動子１とくさび２間及び高温用
超音波探触子１６と被検体の間の圧接による密着は、バ
ネ１２，取付バネ２５の押しつけ力が保持されている間
は再構成される。従って、圧接温度よりもさらに高温と
なった場合でも適用可能である。
【００２２】このように、接着剤、ろう付等を用いず、
超音波振動子１及びくさび２の表面に金メッキ又は金蒸
着を施してバネ１２の圧力でくさび２に超音波振動子１
を押しつけ、接触面が高温になることにより金属アマル
ガムが生じて両者が密着する。従って、超音波振動を超
音波振動子１からくさび２に良好に伝播させることが可
能となる。また本高温用超音波探触子１６の表面と被検
体である配管２８の表面とに金メッキ又は金蒸着を施
し、取付バネ２５の圧力で配管２８に高温用超音波探触
子１６を押しつけ、接触面が高温になることにより金属
アマルガムが生じて両者が密着する。従って、高温用超
音波探触子１６から配管２８に超音波振動を良好に伝播
させることが可能となる。
超音波振動子１及びくさび２の表面に金メッキ又は金蒸
着を施してバネ１２の圧力でくさび２に超音波振動子１
を押しつけ、接触面が高温になることにより金属アマル
ガムが生じて両者が密着する。従って、超音波振動を超
音波振動子１からくさび２に良好に伝播させることが可
能となる。また本高温用超音波探触子１６の表面と被検
体である配管２８の表面とに金メッキ又は金蒸着を施
し、取付バネ２５の圧力で配管２８に高温用超音波探触
子１６を押しつけ、接触面が高温になることにより金属
アマルガムが生じて両者が密着する。従って、高温用超
音波探触子１６から配管２８に超音波振動を良好に伝播
させることが可能となる。
【００２３】なお、本実施形態では高温の配管２８内の
液位を計測する場合を示したが、被検体が高温のもので
あれば、被検体内部の傷を非破壊で検査する超音波探傷
作業等にも適用可能であることは勿論である。
液位を計測する場合を示したが、被検体が高温のもので
あれば、被検体内部の傷を非破壊で検査する超音波探傷
作業等にも適用可能であることは勿論である。
【００２４】
【発明の効果】以上説明したように本発明の高温用超音
波探触子によれば、接着剤、ろう付等を用いず、超音波
振動子及びくさび材の表面に表面処理を行い、押圧手段
によりくさび材に超音波振動子を押しつけて使用環境温
度において接触面に金属アマルガムが生じて両者が密着
する。従って、くさび材に超音波振動を良好に伝播させ
ることが可能となり、また高温環境における超音波伝播
特性及耐久性の向上を実現できる。
波探触子によれば、接着剤、ろう付等を用いず、超音波
振動子及びくさび材の表面に表面処理を行い、押圧手段
によりくさび材に超音波振動子を押しつけて使用環境温
度において接触面に金属アマルガムが生じて両者が密着
する。従って、くさび材に超音波振動を良好に伝播させ
ることが可能となり、また高温環境における超音波伝播
特性及耐久性の向上を実現できる。
【００２５】また、本発明の高温用超音波探触子の取り
付け方法によれば、高温用超音波探触子と被検体の表面
に表面処理を行い、押圧固定手段により被検体に高温用
超音波探触子に押しつけて使用環境温度において接触面
に金属アマルガムが生じて両者が密着する。従って、被
検体に超音波振動を良好に伝播させることが可能とな
り、高温環境における超音波伝播特性及び耐久性の向上
を実現できる。
付け方法によれば、高温用超音波探触子と被検体の表面
に表面処理を行い、押圧固定手段により被検体に高温用
超音波探触子に押しつけて使用環境温度において接触面
に金属アマルガムが生じて両者が密着する。従って、被
検体に超音波振動を良好に伝播させることが可能とな
り、高温環境における超音波伝播特性及び耐久性の向上
を実現できる。
【図１】本発明の一実施形態に係る高温用超音波探触子
の全体構成を示す断面図。
の全体構成を示す断面図。
【図２】同実施形態における高温用超音波探触子を被検
体に取り付けた場合を示す図。
体に取り付けた場合を示す図。
【図３】従来の高温用超音波探触子の全体構成を示す断
面図。
面図。
１ 超音波振動子
２ くさび
４ ＭＩケーブル
５ リード線
６ ケース
１１ ダンパー材
１２ バネ
１３，２６ バネ押え
１４ 押し付けねじ
１５，２９ 表面処理部
１６ 高温用超音波探触子
２１ 同軸ケーブル
２２ 液位計処理部
２３ 取付金具
２４ 取付ベルト
２５ 取付バネ
２７ 押しつけ力調整ねじ
２８ 配管
３０ 液面
３１ 超音波ビーム
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01N 29/00 - 29/28
G01F 23/28
H04R 17/00 330 - 332
G01B 17/00 - 17/08
Claims (3)
- 【請求項１】 被検体側の表面を表面処理した超音波振
動子と、この超音波振動子と面する側の表面を表面処理
して前記超音波振動子の表面処理された表面に密着させ
るくさび材と、前記超音波振動子を前記くさび材に押圧
する押圧手段とを具備してなり、前記超音波振動子及び
前記くさび材は、使用環境温度において金属アマルガム
を生じさせることにより密着されるものであることを特
徴とする高温用超音波探触子。 - 【請求項２】 請求項１記載の高温用超音波探触子にお
いて、前記超音波振動子に施される表面処理は、該超音
波振動子の銀電極を鏡面研磨し、この研磨面に金をメッ
キ又は蒸着したものであり、前記くさび材に施される表
面処理は、くさび材の表面を鏡面研磨し、この研磨面に
金をメッキ又は蒸着したものであることを特徴とする高
温用超音波探触子。 - 【請求項３】 超音波振動子から発生した超音波振動を
くさび材を介して被検体に伝播させる高温用超音波探触
子の取付方法において、 前記高温用超音波探触子のくさび材の被検体側の表面を
表面処理し、かつ前記高温用超音波探触子が取り付けら
れる側の被検体の表面を表面処理し、前記高温用超音波
探触子を前記被検体の取付面に押圧して固定する押圧固
定手段により固定し、使用環境温度において前記表面処
理されたくさび材と被検体との間に金属アマルガムが生
じ密着されることで前記くさび材から前記被検体に超音
波振動を伝播させることを特徴とする高温用超音波探触
子の取り付け方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15223397A JP3457845B2 (ja) | 1997-06-10 | 1997-06-10 | 高温用超音波探触子及びその取り付け方法 |
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- 1997-06-10 JP JP15223397A patent/JP3457845B2/ja not_active Expired - Lifetime
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